核電二回路腐蝕管線抗震可靠性研究.pdf

1、核管道是核電站的重要組成部分。核電二回路管道主要是由碳鋼制造的且其長(zhǎng)期處于高溫、高壓、高輻射等復(fù)雜環(huán)境中，在服役運(yùn)行期間不可避免的會(huì)發(fā)生腐蝕。我國(guó)核電事業(yè)發(fā)展幾十年，許多服役運(yùn)行的核管道已經(jīng)進(jìn)入了服役的中后期。隨著核管道腐蝕情況的加劇，當(dāng)核管道一旦發(fā)生破裂，放射性物質(zhì)流出，會(huì)造成嚴(yán)重核事故。地震具有很大的隨機(jī)性與不確定性，近年來，我國(guó)地震頻發(fā)，因此為保證核管道安全有效的運(yùn)行，對(duì)腐蝕核管道在地震作用下的可靠性研究就至關(guān)重要。為此，本文圍繞

2、著核電二回路腐蝕管道在地震作用下的可靠性分析進(jìn)行了一些研究，主要內(nèi)容如下:
　　(1)核電二回路核管道主要是由碳鋼制造的，在核管道服役運(yùn)行過程中不可避免的會(huì)發(fā)生腐蝕，核管道內(nèi)高速流動(dòng)的水或水汽混合物將會(huì)加劇這一過程。為從根本上了解核管道加速腐蝕的原因，深入分析了核管道流量加速腐蝕的腐蝕特征，從靜態(tài)與動(dòng)態(tài)兩個(gè)方面分別論述了核管道流量加速腐蝕的形成機(jī)理并討論了核管道流量加速腐蝕與普通金屬腐蝕的區(qū)別。
　　(2)為了研究不同的腐蝕

3、模型對(duì)核電二回路腐蝕核管道可靠性的影響。將非線性的冪函數(shù)腐蝕模型與指數(shù)函數(shù)腐蝕模型引入到核管道可靠性研究中，并與線性函數(shù)腐蝕模型進(jìn)行了比較?；诤斯艿朗鹿使r下所能承受的最大內(nèi)壓建立了腐蝕核管道失效的極限狀態(tài)方程，得到了腐蝕模型對(duì)腐蝕核管道可靠度的影響曲線。綜合考慮三種腐蝕模型的敏感性與各自的優(yōu)缺點(diǎn)，推薦使用冪函數(shù)腐蝕模型進(jìn)行核電二回路腐蝕模型的可靠性研究。
　　(3)針對(duì)核電二回路管道在FAC下產(chǎn)生單點(diǎn)腐蝕的狀況開展了數(shù)值研究。

4、利用ABAQUS有限元軟件分別建立了不同腐蝕深度、不同腐蝕長(zhǎng)度、不同腐蝕寬度的直核管道與核管道彎頭的有限元模型，分別研究了直核管道與核管道彎頭的極限內(nèi)壓承載力與腐蝕坑腐蝕深度、腐蝕長(zhǎng)度、腐蝕寬度的關(guān)系。假設(shè)核電站場(chǎng)地按Ⅰ類場(chǎng)地進(jìn)行處理，借助趙春風(fēng)博士建立的較完整準(zhǔn)確的核島廠房模型，采用滿足RG1.60譜的核電廠專用人工地震波進(jìn)行核島廠房的動(dòng)力時(shí)程分析，得到核電二回路管道輸入點(diǎn)的加速度響應(yīng)，分別將此加速度響應(yīng)輸入到直核管道與核管道彎頭模型

5、中，對(duì)比研究了不同腐蝕深度、不同腐蝕長(zhǎng)度、不同腐蝕寬度的的直核管道與核管道彎頭的腐蝕坑中點(diǎn)的地震響應(yīng)。最后，對(duì)地震波的輸入角度對(duì)核管道彎頭的地震響應(yīng)的影響進(jìn)行了研究。
　　(4)為了研究核電二回路單腐蝕管道在地震作用下的可靠性，結(jié)合核管道的剩余強(qiáng)度和在地震作用下RCC-M規(guī)范中所考慮的最大內(nèi)壓，率先建立了基于應(yīng)力的腐蝕核管道在地震作用下的失效極限狀態(tài)方程。將擬合出的線性函數(shù)腐蝕模型、冪函數(shù)腐蝕模型與有限元計(jì)算結(jié)果引用到腐蝕核管道的

6、失效極限狀態(tài)方程中，進(jìn)行核電二回路腐蝕直管道與核管道彎頭的抗震可靠性計(jì)算，得到了基于兩種腐蝕模型的核電二回路腐蝕直管道與核管道彎頭的可靠性指標(biāo)隨服役時(shí)間的變化曲線圖。
　　(5)由于腐蝕具有隨機(jī)性，基于馬爾科夫鏈理論，建立了核管道的隨機(jī)腐蝕模型，求出了發(fā)生FAC后核管道剩余有效面積隨時(shí)間變化的概率分布。對(duì)地震作用下的腐蝕核管道，提出了簡(jiǎn)化計(jì)算模型，推導(dǎo)了核管道軸向地震響應(yīng)位移與應(yīng)力。結(jié)合工程算例，獲得了核管道發(fā)生FAC后在計(jì)算時(shí)間