压水堆核电厂核岛机械设备设计规范 第6部分：堆内构件 征求意见稿

3压水堆核岛机械设备设计规范第6部分：堆内构件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本NB/T20007.1-2010NB/T20007.17-2012NB/T20008.4-2012NB/T20008.12-2010压水堆核电厂核岛机械设备焊接规范第2部压水堆核电厂核岛机械设备焊接规范第4部压水堆核电厂用不锈钢第1部分：1、2、压水堆核电厂用不锈钢第5部分：1、2、压水堆核电厂用不锈钢第6部分：堆内构件用压水堆核电厂用其他材料第4部分：1、2、3级压水堆核电厂用其他材料第10部分：堆内构件销压水堆核电厂用其他材料第12部分：1、2、3级4NB/T20008.14-2013棒在反应堆压力容器内除燃料及其相关组件、控制棒驱动机构、辐照样品管以及堆芯测量探测元件之外所有的零部件均属堆内构件。设计者应根据堆内构件的功能规定它们的选材标准、制造等级及相a)堆芯支承结构件是反应堆内为构成堆芯的燃料组件提供支承和定位约束的结构件。b)堆内构件中除堆芯支承结构件外均属堆内结构件。c)堆内结构件和堆芯支承结构件的连接焊缝属于堆芯支承结构件，并应遵守第7章和第8焊接到压力容器上的内部构件属于压力容器的一部分，堆芯支承结构件和反应堆压力容器之间的边界应位于堆芯支承结构件的表面。堆芯支承结构件与反应堆压力容器的第一道连接焊缝应认为是反是承压材料的名义厚度，则第一道焊缝为堆芯支承结构的一部分。用于连接堆芯支承结构件和反应堆5），6堆内构件制造者应按设备规格书的要求编制各项检验的具体实施文件，该文件中应清楚地指明各）；本文件不要求将任何零件或焊缝的原始资料（如炉号、批号、热处理号及焊工号等）标记或写在7此图可以是一张总体布置图。图上应标明焊缝轴线相对于标记系统（这个标记系统可由零件本身或用做为参考平面的机加工平面组成）的尺寸。应能容易地用直观方法或普通光学仪器找出识别标记堆内构件零部件的选材应按表1的规定并满足附录M的要求，当涉及到不同的材料牌号时应在设备当材料标准中涉及几个级别时，堆芯支承结构件所用材料应满足1级材料的要求，表1中规定的除8性1按设备对晶间腐蚀敏感性的分9在堆内构件中的零部件如果已有专门的采购技术规格书，则其含钴量应符合采购技术规格书中的——对那些靠近堆芯，受到强中子辐照的零部件，其最高含钴量应为0.10%。在设备规格书中应本章规定了适用于堆芯支承结构件（CS件）应力强度计算及其在设备设计规格书中规定的载荷作这些规则并未涉及堆内构件在密封、机动性及变形方面要求。这些功能方面的考虑将在堆内构件正常工况是设备在正常运行期间所经受的各种不同工况，如稳态功率运行和正常运行时的各种瞬事故工况是指发生概率极低，但发生时其对设备安全性所造成的后果必须得给予研究的工况。只上述每一工况都有一组与之相应的环境作用，如压力、力、热流量、辐射、腐蚀等。其中有些环不同区域的设计温度不得低于正常工况中，沿该区壁厚平均温度的最高值。在确定设计温度时应对与每一种或每一类工况相应的每一载荷都应规定一个与之相应的准则级别。此级别至少应与对遵循本章各项规则的所有零部件都必须有应力分析报告。应力分析报告论证堆内构件设备设计壁厚减薄时，应预留足以补偿部件在予定寿期内的厚度减薄量，这个量称为腐蚀裕量。应将该腐蚀裕在设计部件尺寸时，若是承受内压差的结构，其内径应取自覆盖层的名义内表面，若是承受外压a）分析所获得的应力强度应不超过6.2规定的极限，使用的Sm均列于GB/T16702.1附录A表A.1、c）对产生压应力的结构应考虑临界屈曲应力，参见GB/T16702.1附录D〔对有外压差存在的特殊力组合来表示的。但是应注意，由于绝大多数损伤型式与塑性变形有关，因而各准则直接涉及到构件在某些特殊情况下，可以使用塑性计算方法确定在某种载荷的作用下局部及整体变形。这些方法也可以使用实验的方法。在这种情况下，对某一构件的比例模型或它的某些零件加载以便确定变——弹性分析法，见6.2.3；——弹塑性分析法，见6.2.4.2和6.2.4.3；——实验应力分析法，见6.2.4.5；——应力比法，见6.2.4.4。在分析某种单一破坏模式时，由于计算技术方面的原因，常需将整个结构分成若干区域。在这种情况下，应对结构进行整体的分析，以便确定所考虑的每种载荷情况下作用在区域边界上的载荷和位这是一种几何形状或材料上的不连续性。它影响壳型承压结构沿其整个壁厚整体结构不连续性应力，是应力实际分布的组成部分，它们沿壁厚积分以后，可以得到在截面上这是另一种几何形状上或材料上的不连续性，它只影响沿部分壁厚的应力或应变分布。因此，对弯曲应力是在厚度的任何一点处，由a）定义的正应力与c）定义的薄膜辐度超过材料屈服极限的两倍，则弹性分析可能无效，而连续的热循环可能产生渐进变形。此种应力此类应力仅从疲劳损伤的观点，才予以考虑。因此视为局部应力。在评估局部热应力时，应采用总应力是在所考虑的各种因素作用下，结构器壁的某一点上所得到的应力值，它是一次应力、二自由端位移系指若把两个互相连接的结构分割开的话，它们之间所能产生的相对位移。这类位移一种工况，可能引出一种或几种应变或应力循环。在循环过程中，应在循环载荷作用下，如果经过几个循环以后，结构所有各点上的行为都变为弹性，该结构便处于总体塑性适应是结构的一种塑性稳定状态，在这种状态下，塑性变形仅仅出现在尺寸远小于所考疲劳强度减弱系数是一种应力集中系数，是由于结构上存在着影响疲劳强度的局部不连续而引起b）一次应力一次应力指的是由外加载荷引起的任何正应力或剪应力，其直接参与平衡机械载荷。因此，即使这些局部区域的应变幅值受到周围处于弹性循环条件下的材料的限制。这种条件使得设备疲劳强度分当部件受到机械载荷或热膨胀作用时，二次应力与部件或所分析区域的各相邻部分之间变形协调此概念是为使应力分类完备而正式包括在本建造规则之内的。某点的峰值应力是总体应力与具有峰值应力的基本特征是：它不可能引起任何总体变形。因此，仅在考虑疲劳或快速断裂风险时才这个二倍的最大剪应力等于三个主应力中代数值最大者与代数值最小者之差在下一步分析中，在沿壁厚平均化和线性化应力之前，应求出每一组工况的各类应力的应力分量mx,σmy,σmz；mxy,τmyz,τmzx。总体一次薄膜应力强度是在总体不连续性区域之外来确定的。根据按6.2.3.2.1确定的应力分量σmx,σmy,σmz，τmxy,τmyz,τmzx导出三个主应力σm1,σm2,σm3。Sm12=σm1-σm2Sm23=σm2-σm3Sm31=σm3-σm1由地震载荷引起的应力，应与由其他载荷引起的应力按分量相加，所用的符号应该使总体一次薄6.2.3.2.3一次薄膜应力加弯曲应力由地震载荷引起的应力，应与由其他载荷引起的应力按分量相加，所用符号应该使一次薄膜应力单点的应力变化幅值应根据由指定的稳态工况和瞬态工况求得的应力循环来确定。按如下要求确z,σy,σz,τxy,τyz,τzx,为所分析的部件的某一点上随时间yz4）从这些应力分量推算出主应力(σ′1）k，(σ′2)k，(σ′3)k。这些主应力的方向可以随时间而改变。6.2.3.2.5一次加二次应力的变化范围Δ（Pm+Pb在验证6.2.2.3e）所述之总体塑性适应条件时，应根据6.2.3.2.4的规则，确定一次加二次应力的变在此情况下6.2.3.2.4所述之Sr应该标在每一个时刻上都要考虑由地震载荷引起的循环变化应力。所选用的符号应使本节所述之应力幅6.2.3.2.6总应力变化范围Δ（Pm+Pb+Qr应该标作Sp。所述之主应力以前，在应力分量的基础上把地震载荷引起应力与其他载荷引起的应力进行合成。这些在本章所列准则的表述中使用的各种材料的基本许用应力强度（Sm分别列在GB/T16702.1附6.2.3.3适用于非螺纹结构紧固件6.2.3.3.2总体一次薄膜应力加一次薄膜加一次应力强度Pm+Pb是按6.2.3.2.3根据设计压差和规定的其他设计载荷在结构表面上确如果在堆内构件设备设计规格书中，要求对堆芯支承结构进行补强设计，可采用GB/T16702.1附6.2.3.4适用于非螺纹结构紧固件的堆芯支承械载荷和热载荷所引起总体一次薄膜应力加一次弯曲应力以及二次应力之和求出。其中，应包括整体在表5中标为Δ（Pm+Pb+Q）的量是变化幅值Sn。在要求满Sm的值列于GB/T16702.1附录A（参见6.2.3Sm的取值不得高于所分析工况中的最高温度时的Sm值。如果二次应力完全是由于所分析点上温度瞬态b）注意在任何情况下，采用本规则，都相应地在疲劳分析中引用一个大于1的弹塑性应变修正系f）规范中指定的材料，在室温下材料规定的最小屈服极限与规定的最小抗拉强度之热膨胀应力强度是由于自由端[6.2.2.2h）]的位移受到约束和固定点的热移动效应在所研究的截面a)经受随时间波动的机械或热载荷的部件，其疲劳强度应按以下b）和d）规则来验证或是按但是，对于满足A级和B级准则的全部工况，当满足以下c）中所提出的全部条件，则不必进行疲进行疲劳分析时，取总应力幅值Sp（见6.2.3.2.6）的一半作为交变应力强度Salt，并将其与GB/T这些曲线给出了交变应力强度Salt的许用值Sa与循环次数间的函数关系。总应力的幅值是假定材料S a2E2）除启动和停堆循环外要求满足A级或B级准则的S 2Ea—按规定的总有效温差波动次数从GB/T16702.1附录A中的表A.12适用的设计疲劳曲线上查得A中的表A.12适用的设计疲劳曲线上1对于用不同弹性模量或不同热膨胀系数的材料制成的设备，其Sa2(E1a1E2a2)的方法来确定。计算时使用的总应力差Sij或S′ij是对所有要求满足A级和B级准则的工况，按6.2.3.2.4确在6.2.3.4.3和6.2.3.4.5中述及弹塑性应变修正系数Ke是实际应变幅值与采用弹性分析法确定的理论＝KemechSpmechKetherSpther........................................................(1)mnSpther——Sp中由热载荷产生的分应力变化幅值，该项由沿壁厚的温度梯度及器壁表面的温度变化以及材料的不连续产生，可以取总应力变化幅值Sp与上面计算得到的Spmech之差来代替Spther；Kethermax1.861Sm——等效许用应力强度，见6.2.3.4.2。不分解总应力幅值为机械载荷与热载荷对应部分，而把机械载荷弹塑性修正因子Kemech用作总应除了像裂纹这样的结构不连续以及在GB/T16702.2中6.6.8中已给出了规定值的特定的管系几何形形。这是一种特殊的渐进性变形机理，对每个循环，变形增量近似相等。以下条款的规定主要是为了限值整个容器的变形，该变形值通过测量结构几何尺寸的变化来体现。评定的部位主要是那些在内压令:yyX6.2.3.5适用于非螺纹结构紧固件的堆芯压差的压力，则6.2.3.4.1中的应力强度限值6.2.3.6适用于非螺纹结构紧固许用等效静外压，等于O级准则中许用静压的150%。在压力为动态的情况，允许的外压要限制在6.2.3.7适用于非螺纹结构紧固件的堆芯6.2.3.8适用于非螺纹结构紧固件的堆芯支承a）在堆内构件设备设计规格书要求使用A级或B级准则的运行工况中最大载荷引起的平均支承应对覆盖层，可采用母材的屈服强度。其条件是在计算支承应力时，所采用的支承面积应等于下述b）当承载面靠近自由边时，尤其是在凸缘处，要考虑剪切破坏的可能性。在只有机械载荷应力在一个销钉直径之内的支承面，这一限值可取诸如螺帽、螺塞、开口堵塞件等机械连接部分，都会出现渐进变形，特别是如果应力超过屈服强连接部分松开的一次加二次应力强度（6.2.3本章节所规定的某些许用应力限值可使由弹性分析确定的最大应力超过材料的屈服强度。一次加二次应力强度限值3Sm（6.2.3.4.2）已经限制了应力水平，使结构在几次应力循环后达到弹性安定。但仍会有严重的局部结构不连续性或局部热应力的区域（该区域处于弹塑性循环作用下）。局部结构不ν=0.5-0.2且不得小于0.3...................极限载荷是一种使结构产生与GB/T16702.1附录B中的B.1.4.3中规定的弹性变形相等的永久塑形由理想弹塑性材料构成的结构，在某一外载作用下，其变形处于无限制状态，该载荷称为极限载则该载荷小于或等于极限载荷。不论使用最大剪应力理论（屈雷斯加准则）还是变形能理论（米赛斯各种利用应力比组合的塑性分析法能用来确定硬化材料可承担的最大载b）C级准则则的各类工况的载荷产生的一次薄膜应力Pm和一次薄膜加弯曲应力强度Pm+Pb可以超过6.2.3.6.1中规定在某些区域内，一次加二次应力幅值（6.2.3.4.2）、热棘轮效应（6.2.3.4.8）及非整体连接部分的能。如果经历了足够的多周循环之后达到了塑性安定（与渐进性变形相反以SL作Salt=Ect..............................................................b）C级准则b）D级准则采用这种方法时，应考虑在实际结构和试验模型之间，可能存在的尺寸效应和尺要考虑到可能存在的实际结构材料与试验模型的材料的极限强度（或者材料的其他重要机械特性）之b）O级准则则勿须评定由弹性分析得到一次薄膜加一次弯曲应力的强度，此处Lu为破坏载荷或试验中所用的最大勿须评定由弹性分析得到的一次薄膜应力加一次弯曲应力的强度，其中Le为破坏载荷或试验中所用最机械连接紧固件，如果堆内构件设备设计规格书要求评定，则参照堆芯支承结构件相应限值要求进行2）如果采用极限分析法（6.2.4.2为0.b）紧固件安装时，由于扭矩所产生的薄膜应力强度的最大值，不得大于在安如果螺纹结构紧固件符合6.2.3.4.5c）的条件，则不必进行疲劳分析。b）对于Su＞700MPa对于用高强度材料制成的紧固件也按6.2.3.4.7的方法和采用GB/T16702.1附录A中的表A.12中相应4）螺杆两端的圆角半径对螺杆直径比不小于0a）当设备设计规格书要求采用C级准则时，要满足与下列章节中所述的方远离不连续处PmQQQ与封头或法兰QQ壳体的任何截面PmPm管嘴或其他开QQF差QQPm转角或与壳体QPmQQ孔区均匀分布PmF弧立的或非典QFF垂直于管嘴轴PmPmPmQQFFQQFFFQFF于一次应力评定，而不用于一次加二次应力范围评定和疲劳评定。一次应力极限值是由许用应力极限——金属垫板焊后不拆除的焊缝。当采用不拆除的金属垫板时，衬垫应是连续的，而且拼接的任Ⅲ型接头为焊件之间成30°~90°夹角的全焊透焊缝。——可以从两面施焊，并且符合“核岛机械设备焊接规范”的要求的焊缝（见NB/T200b）Ⅲ-B型接头——采用焊后不拆除衬垫的焊接。当采用不拆除的金属垫板时，衬垫应是连续的，而且拼接的任Ⅴ型接头是双面不开坡口的角焊缝。连接面积由焊缝理论厚度与焊缝的长度的乘积来确定。一边Ⅶ型接头是无坡口的单面焊的角焊缝。连接的面积由填角焊缝的理论厚度与焊缝长度的乘积来确