核電站蒸汽發(fā)生器傳熱管的應力分析.pdf

1、蒸汽發(fā)生器是核電站一回路與二回路的樞紐，傳熱管的根部位置是蒸汽發(fā)生器事故的多發(fā)區(qū)。傳熱管壁厚一般為1mm～1.5mm，因此傳熱管是整個一回路壓力邊界中最薄弱的部分。應力腐蝕以及微振磨損是傳熱管發(fā)生破損的最主要原因。本文主要利用ANSYS有限元軟件對蒸汽發(fā)生器傳熱管進行熱與結構耦合分析、模態(tài)分析、諧響應分析以及流固雙向耦合分析。利用有限元軟件分析傳熱管發(fā)生應力腐蝕以及微振磨損的特性。
　　拉應力的存在是材料發(fā)生應力腐蝕破損的關鍵因素

2、。本文首先對傳熱管進行熱與結構的耦合場分析。計算結果顯示在傳熱管的內壁面主要分布著壓應力，而在傳熱管的外壁面則分布著較大的拉應力，尤其是在傳熱管的根部附近。分析可知傳熱管的內壁面不易發(fā)生應力腐蝕破損，而傳熱管的外壁面尤其是在根部附近很容易發(fā)生應力腐蝕破損。分析結果與事實情況相符。
　　正常工況，傳熱管工作于高溫和高壓環(huán)境之下。高溫與高壓都可能導致傳熱管內部產生較大的拉應力，為分析傳熱管產生拉應力的主要環(huán)境因素，利用AYSYS有限元

3、軟件分別對傳熱管進行熱分析計算以及結構分析計算。計算結果顯示傳熱管在高溫條件下內部產生的拉應力值約比高壓條件下內部產生的拉應力值大兩個數量級。得出高溫環(huán)境是導致傳熱管發(fā)生應力腐蝕破損的深層原因。
　　傳熱管二次側流體激勵會引起傳熱管振動，振動導致傳熱管與支撐板和防振條發(fā)生碰撞磨損。一般情況下縱向流引起的振動振幅較小，危害也較小。橫向流是引起振動的主要原因，傳熱管振動受力近似為具有周期性的諧響應載荷，通過諧響應分析可以清楚傳熱管在流

4、體作用下的動態(tài)響應。利用AYSYS有限元軟件完成了對傳熱管的模態(tài)分析，模態(tài)分析計算出傳熱管前3階固有頻率以及對應的模態(tài)振型。在模態(tài)分析的基礎上完成了諧響應分析，發(fā)現(xiàn)當諧響應載荷頻率靠近傳熱管固有頻率時，將導致傳熱管的共振，并給出了傳熱管在發(fā)生共振時內部應力分布情況。
　　最后利用ANSYS/FLOTRAN對蒸汽發(fā)生器傳熱管進行了流固雙向耦合分析。分析結果顯示在傳熱管尾部出現(xiàn)了周期性的渦流脫落現(xiàn)象，脫體漩渦離開管道表面使管道表面產生