發(fā)布時間：2020-11-18 04:41

　　 近年來，全國各地掀起核電建設的高潮，就核電機組在建規(guī)模來看，我國已居全球首位。2011年3月11日，日本發(fā)生的地震和海嘯導致福島核電站多臺反應堆機組出現(xiàn)故障并發(fā)生核泄漏，受此影響，各國紛紛關注和反思各自國家核電設施的安全問題和核電未來發(fā)展問題。從核電發(fā)展史看，全球核能發(fā)展不會因事故而停止，每一次核事故都是對核電安全性的再認識，促使核電安全理念和核電安全標準進一步提升。我國經過了一系列的核電安檢，2012年10月24日，國務院常務會議再次討論并通過了《核電安全規(guī)劃（2011-2020年）》，因福島核電站泄漏事故而停擺的中國核電建設在2012年末重新啟動，安全問題成為我國核電建設的重中之重。 核電站使用數(shù)以萬計的管道將核裂變的能量傳輸?shù)狡�輪機發(fā)電并將多余的熱量排出。核電站在非正常工況下（如反應堆啟動-停堆過程，系統(tǒng)狀態(tài)切換，閥門泄露）熱交換管道遭受熱疲勞損傷。核電站即使在正常工作中這些管道的溫度也會發(fā)生循環(huán)變化而遭受熱疲勞損傷，比如：核電站中高溫水和低溫水通過T型管道混合時，在兩者混合的區(qū)域，管道內表面的溫度發(fā)生周期性的變化，引起管道的熱疲勞損傷。 本文將核電站中的重要設備蒸汽發(fā)生器中管路作為研究對象。蒸汽發(fā)生器中屬于一回路的管路受到管內流體邊界層循環(huán)熱載荷沖擊，先于其他部位產生熱應力集中，因此成為了整個蒸汽發(fā)生器最重要的部件。為了研究管路的工作過程以及壽命預測模型，根據管路的工作環(huán)境設計了一臺熱疲勞試驗機。本試驗機通過繼電器控制電路實現(xiàn)自動循環(huán)加熱與冷卻，達到對試件進行定時定溫加熱以及定時定溫冷卻，實現(xiàn)了實驗過程的自動控制。將感應線圈套在試件中央對試件加熱，冷卻過程為在試樣中心孔通入冷卻水，溫度均勻且不濺水；四根試樣沿著支架周期對稱排放，每個試件用四個螺母將試樣固定在支架上；薄壁空心試樣加熱和冷卻速度快，內外溫差小，熱應力為單向拉伸或單向壓縮，便于計算熱應力，由于試件兩端被固定，因此在受到循環(huán)熱載荷時產生熱應力，發(fā)生塑性變形，因此可以建立循環(huán)壽命與熱應力的直接關系。試驗機不僅可以對核電站管路做出模擬試驗，憑借其高精準的試驗方法和小巧的外形，對于大型設備的熱應力模擬也可以迅速獲得試驗數(shù)據，因此本試驗機應用范圍非常廣泛。通過對試驗機和試件的仿真計算得到試件在試驗過程中的溫度場以及應力場和熱應變，對于核電站管路由于熱疲勞而產生裂紋的分析研究有十分重要的意義。建立的熱疲勞壽命預測模型，對熱疲勞的壽命預測更加直觀、清晰，將熱應力產生的熱應變與循環(huán)次數(shù)直接關聯(lián)起來，因此對于熱疲勞的壽命預測結果更加準確。通過對管路模擬試驗建立起關于管路的熱疲勞壽命預測模型，從而對于核電站的管路壽命有了進一步的了解，確保合理地規(guī)定核電站管路的使用周期，以便于實施計劃檢修及更換部件，確保核電站反應堆安全有效運行。
【學位單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2014
【中圖分類】：TL353.11
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 選題背景及意義
        1.1.1 核電發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
        1.1.2 核電的安全性問題
        1.1.3 核電站管路的熱疲勞問題
    1.2 熱疲勞試驗方法的國內外研究現(xiàn)狀
    1.3 熱疲勞壽命預測方法的國內外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的研究內容
第二章 熱疲勞基本理論
    2.1 熱疲勞作用機理
        2.1.1 熱疲勞微觀作用機理
        2.1.2 熱疲勞力學機理
    2.2 熱疲勞的影響因素
        2.2.1 熱因子對熱疲勞的影響
        2.2.2 工作條件和工作環(huán)境對熱疲勞的影響
        2.2.3 材料的機械性質對熱疲勞的影響
第三章 熱疲勞試驗機的設計與試驗
    3.1 熱疲勞試驗機功能與指標
        3.1.1 功能介紹
        3.1.2 性能指標
    3.2 熱疲勞試驗機設計
        3.2.1 試驗機實現(xiàn)原理
        3.2.2 試驗機設計
    3.3 熱疲勞試驗方法
        3.3.1 材料的物理性質
        3.3.2 材料的力學性能
    3.4 試驗設備調試及試驗過程
第四章 熱疲勞試驗臺的有限元模擬與分析
    4.1 熱應力計算的基礎理論
    4.2 熱疲勞試驗臺的有限元模擬
        4.2.1 熱疲勞模型的簡化與建立
        4.2.2 邊界條件的處理及熱應力的計算
        4.2.3 熱疲勞試驗機的仿真結果與分析
第五章 熱疲勞壽命預測方法研究
    5.1 熱疲勞壽命預測的基本理論
    5.2 材料熱疲勞的壽命預測
第六章 結論
參考文獻
在學研究成果
致謝

【參考文獻】

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2 周剛;張大發(fā);楊仕本;;核動力蒸汽發(fā)生器水位動力學特性仿真與分析(英文)[J];系統(tǒng)仿真學報;2006年12期

3 劉濤,邊信黔,姜興偉;直管型與盤管型直流蒸汽發(fā)生器設計比較[J];應用科技;2004年09期

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本文編號：2888331