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期處于高溫、高壓、高輻射等復雜環(huán)境中，在服役運行期間不可避免的會發(fā)生腐蝕。我國核電事業(yè)發(fā)展幾十年，許多服役運行的核管道已經進入了服役的中后期。隨著核管道腐蝕情況的加劇，當核管道一旦發(fā)生破裂，放射性物質流出，會造成嚴重核事故。地震具有很大的隨機性與不確定性，近年來，我國地震頻發(fā)，因此為保證核管道安全有效的運行，對腐蝕核管道在地震作用下的可靠性研究就至關重要。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行了一些研究，主要內容如下:
　　(1)核電二回路核管道主要是由碳鋼制造的，在核管道服役運行過程中不可避免的會發(fā)生腐蝕，核管道內高速流動的水或水汽混合物將會加劇這一過程。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)與動態(tài)兩個方面分別論述了核管道流量加速腐蝕的形成機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)腐蝕模型進行了比較?；诤斯艿朗鹿使r下所能承受的最大內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，推薦使用冪函數(shù)腐蝕模型進行核電二回路腐蝕模型的可靠性研究。
　　(3)針對核電二回路管道在FAC下產生單點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壓承載力與腐蝕坑腐蝕深度、腐蝕長度、腐蝕寬度的關系。假設核電站場地按Ⅰ類場地進行處理，借助趙春風博士建立的較完整準確的核島廠房模型，采用滿足RG1.60譜的核電廠專用人工地震波進行核島廠房的動力時程分析，得到核電二回路管道輸入點的加速度響應，分別將此加速度響應輸入到直核管道與核管道彎頭模型

5、中，對比研究了不同腐蝕深度、不同腐蝕長度、不同腐蝕寬度的的直核管道與核管道彎頭的腐蝕坑中點的地震響應。最后，對地震波的輸入角度對核管道彎頭的地震響應的影響進行了研究。
　　(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，結合核管道的剩余強度和在地震作用下RCC-M規(guī)范中所考慮的最大內壓，率先建立了基于應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算結果引用到腐蝕核管道的

6、失效極限狀態(tài)方程中，進行核電二回路腐蝕直管道與核管道彎頭的抗震可靠性計算，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隨服役時間的變化曲線圖。
　　(5)由于腐蝕具有隨機性，基于馬爾科夫鏈理論，建立了核管道的隨機腐蝕模型，求出了發(fā)生FAC后核管道剩余有效面積隨時間變化的概率分布。對地震作用下的腐蝕核管道，提出了簡化計算模型，推導了核管道軸向地震響應位移與應力。結合工程算例，獲得了核管道發(fā)生FAC后在計算時間