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1、—18—阀门2007年第2期文章编号:100225855(2007)0220018205核安全一级阀门的力学分析张征明,吴莘馨(清华大学核能与新能源技术研究院,北京100084)摘要介绍了核安全一级阀门结构应力分析方法在阀门设计中的重要作用。以核安全一级电动截止阀为例,采用规范法和分析法对阀门的承压边界进行了力学分析和计算,并对阀门主法兰和连接螺栓的计算结果作了对比和评价。关键词核安全一级;核工业用阀;力学分析中图分类号:TH134文献标识码:AMechanicalanalysisofthenuclearsafetyc
2、lass1valveZHANGZheng2ming,WUXin2xin(InstituteofNuclearandnewEnergyTechnology,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Designbyanalysismethodmustbeusedforthenuclearsafetyclass1valveastheregula2tionsofnuclearsafetycodes.Detailedstressdistributioninthevalves
3、tructureshouldbeanalyzedandevaluated.Thispaperintroducesthemechanicalanalysisofanuclearsafetyclass1electricshutoffvalve.Theintroductionwillfocusonthecommunicationsbetweenthedesignerandtheanalyzerofthevalve.Someadvisementsaregivenbytheanalyzerbasedonthemechanical
4、analysisresultsofthevalvestructure.Keywords:nuclearsafetyclass1;valve;mechanicalanalysis1前言中法兰和8个中法兰螺柱连接成为一个整体,其内核安全级阀门在设计、制造和检验等各个环节部有阀瓣、阀杆以及填料等部件。在阀盖的中法兰上均有远高于普通阀门的要求,尤其是核安全一级上还连接有2个压板螺柱,通过该螺柱压紧填料压阀门,按照核安全法规的要求,必须采用分析方法板以实现填料的密封功能。在阀盖的顶法兰上通过进行设计,对阀门结构进行详细的应力分析
5、和评4个顶法兰螺栓固定电动装置,同时,顶法兰的侧价。因此,一般为设计人员所熟悉的按规范进行设面还对称焊接4个抗震支耳,安装后这些支耳将电计将无法满足核安全级一级阀门的要求。针对阀门动装置的重力传递到基础上去。结构的力学分析主要按照ASME-Ⅲ-1-NB-阀门主要设计参数〔1〕3200中有关分析法设计的原则进行。有关采用安全等级核一级通用有限元软件进行阀门结构的力学分析和力学评公称通径DN50价的基本过程,可参见文献〔2〕。设计压力25MPa2阀门参数设计温度350℃本文以一个核安全一级电动截止阀为例,着重阀门重量831
6、5kg介绍了在进行力学计算的过程中,在详细的应力分阀门主要材料SA182M-F316析基础上,对一些设计理念提出了建议。螺栓主要材料SA564M-630核安全一级电动截止阀的主体由阀体、阀盖和电动装置质量100kg电动装置组成(图1)。其中阀体和阀盖通过一对3主法兰及其连接螺栓的计算作者简介:张征明(1967-),男,副研究员,从事反应堆结构设计与结构力学分析工作。2007年第2期阀门—19—作为承压设备的一种类型,阀门的承压边界十Wm2———垫片压紧工况下中法兰连接螺栓载分适合于根据分析法设计的概念进行分析和评价。荷
7、,N根据NB-3546的要求,连接螺栓可按照ASME-G———垫片反作用力处的直径(G=87),〔3〕Ⅲ-1-附录-规定性附录Ⅺ的规定进行校核。mm规定性附录Ⅺ实际是针对核安全二、三级阀门所进b———垫片的有效密封宽度(b=315),mm行的规范法校核过程,为许多阀门设计人员所熟y———垫片接触面的单位压紧载荷(y=悉。设计人员希望针对该阀门也进行规范法的校核69),MPa计算,以便更为直观地对阀门的力学性能进行评m———垫片系数(金属缠绕石墨垫片m=价。3),为此,在对该阀门的承压边界进行力学分析pc———设计内压(
8、pc=25),MPa时,同时采用了规范法和分析法两种方法进行计根据附录Ⅺ-3222的规定,所需的螺栓总横算,并对两种方法的计算结果进行了对比和评价。截面面积Am取Wm1/Sb和Wm2/Sa中的最大值,其中Sb=24715MPa为设计温度下螺栓的许用应力,Sa=26611MPa为常温下螺栓的许用应力(许用应力按文献〔4〕表1A“二级
