核电站设备闸门的设计技术关键点.docxVIP

10.2 设备闸门设计说明10.2.1设计技术关键反应堆大型设备通过设备闸门运入安全壳，设备闸门为一法兰型环状闸门舱口，与安全壳钢衬里相焊。舱口用一个带有法兰的大型封头盖闭，封头法兰用螺栓固定于舱口法兰上。设备闸门为一法兰型环状闸门舱口，与安全壳钢衬里相焊。舱口用一个带有法兰的大型碟形封头盖闭，封头法兰用螺栓固定于舱口法兰上。封头上有两个吊耳，供拆装封头用。两道法兰之间设置双道密封，在两道密封之间的空隙内可以加压气体作气密性试验。设备闸门设计主要需要考虑，在基准事故工况和严重事故工况的温度和压力下，设备闸门仍然保持结构和密封的完整性。例如在基准事故工况下，发生蒸汽管道小破口、主蒸汽管道大破口等事件，事故后压力达到0.42MPa，温度局部达到150oC，持续600秒，然后下降，要求设备闸门保持密闭和结构的完整性。设备闸门的承压部件按压力容器相关标准进行设计，从而能够确保设备闸门承压部件能够承受基准事故工况和严重事故工况的温度和压力；而设备闸门的密封性是靠两个压紧在钢法兰之间的同轴弹性实心密封件来保证。为了能够实现设备闸门在各种可能工况下的结构完整性和规定功能，在设备闸门设计过程中应考虑如下的技术关键：1）选材；2）结构设计；3）应力分析；4）鉴定试验要求；5）制造和检验技术要求。10.2.2设计技术关键的解决措施及技术储备10.2.2.1 选材设备闸门的承压部分采用的钢材为欧洲压力容器用钢板标准EN10028的P265GH，对应的国产材料为20R。P265GH含有晶粒细化元素，除保证常温性能外，还保证较高温度下的力学性能，适用于蒸汽锅炉设备、较高工作温度的压力容器及类似结构件。材料到场后，应根据技术规格书的要求做出材料复验，材料复验合格后，方可使用。设备闸门套筒的预埋件一般采用国标Q235B的钢材，所用锚筋一般为圆钢。设备闸门的密封圈是由高机械性能的硅橡胶制成。10.2.2.1结构设计设备闸门由闸门封头、闸门筒体、提升装置和悬挂装置等几大部分组成。1）闸门筒体和封头设备闸门筒体是钢衬里上最大的附件，它由筒体套管、法兰、加厚板、环筋板、锚固钉等部分组成，而闸门封头是由椭圆形封头、法兰、吊耳、挂耳等部分组成。闸门筒体套管、法兰、加厚板、环筋板与闸门封头、法兰都属于承压部件，按压力容器相关规范进行设计，承受的载荷包括设计自重，设计压力，安全壳设计基准事故工况最大温度和严重事故工况最大压力组合而成。闸门筒体和封头之间通过螺栓紧固件进行连接。设备闸门筒体的加厚板是安全壳钢衬里的连接件，和钢衬里的连接方式为全熔透焊接。为了保证钢衬里的整体密封性，需要对焊缝进行100%检漏。为了避免焊接变形，在闸门套筒加厚板与钢衬里焊接时，焊接应力引起的法兰变形减小到最小以前，法兰接合面不能被打开。设备闸门筒体的锚固钉用于将筒体固定于安全壳的混凝土层上，能把载荷和热效应传递到混凝土。锚固系统的设计应按建筑钢结构的相关规范进行设计，确定锚固钉的选型和布置方案。设备闸门封头上安装了2个吊耳和1个挂耳，其中吊耳用于提升吊起闸门封头，而挂耳用于将闸门封头悬挂在悬挂挂钩上，因此吊耳和挂耳的结构强度应能够满足支撑整个闸门封头的重量30t。在设备闸门封头的起吊过程中，闸门封头必须保持垂直状态，因此需要控制闸门封头的重心，确保闸门封头在起吊和悬挂时能够通过设备的重心，以保证设备闸门法兰面的垂直、不倾斜。2）提升装置和悬挂装置设备闸门在核电站停堆维修期间，需要松开法兰上密封的螺栓紧固件，通过设备闸门上方的起吊提升装置，将设备闸门的封头及钢平台部分吊起，并悬挂在悬挂装置上，直到核电站核岛内设备检修完毕，所以设备闸门的重量必须控制在起吊装置的额定范围内。提升装置和悬挂装置属于非核级设备，布置在安全壳外，其中起重机设备可按起重机相关规范进行设计，而悬挂装置可按建筑钢结构的相关规范进行设计。3）密封件设计设备闸门的密封性是靠两个压紧在钢法兰之间的同轴弹性实心密封件来保证，可用一个带有快速接头的软管向其内部空间加压来检查密封性。密封性用一个可拆卸的测量装置测量压力的变化来检查，在标高±0.00m处闸门的控制柜内设置有一套完整的供气系统，通过安全壳外部的且固定在门外的操作架上的一个铜管联接到设备闸门上，从而可以检查设备闸门的密封性。密封圈是由高机械性能的硅橡胶制成，抗拉强度极限大于750N/cm2，延伸率大于450%，抗剪切强度280N/cm2，能够在200℃温度下连续工作，而且具有较好的抗辐照性能，因而可以承受发生LOCA事故时的极端环境，保持设备闸门密封的完整性。10.2.2.1应力分析1）设备闸门的应力分析和抗震分析为保证安全壳结构在各种事故工况下的完整性，采用ANSYS分析设计软件对设备闸门进行三维实体建模，按照ASME第III卷NE分册的要求进行结构应力分析评定。计算所考虑的