核電站超高溫閥閥蓋密封應(yīng)用研究.pdf

1、2011年3月日本福島核事故后，為提高我國(guó)在運(yùn)和在建核電機(jī)組安全技術(shù)水平以及應(yīng)對(duì)極端自然災(zāi)害能力，國(guó)家能源局組織開(kāi)展了超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故安全技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目。嚴(yán)重事故泄放閥是本項(xiàng)目中的重要設(shè)備之一。本課題要求閥門在650℃時(shí)，能實(shí)現(xiàn)無(wú)任何外漏。其中，閥門閥蓋密封是設(shè)計(jì)關(guān)鍵。因此，開(kāi)展超高溫閥閥蓋密封結(jié)構(gòu)的研究具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。本文主要對(duì)閥門自緊密封閥蓋在650℃超高溫及溫度、壓力循環(huán)工況下密封性能進(jìn)行研究。對(duì)目前自緊密封結(jié)構(gòu)中密封墊結(jié)構(gòu)和

2、螺栓預(yù)緊方式進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。
　　本文以彈塑性力學(xué)經(jīng)典理論為基礎(chǔ)，對(duì)新的閥蓋結(jié)構(gòu)密封墊片在設(shè)計(jì)壓力工況下密封所需的力進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)設(shè)計(jì)壓力和墊片密封力對(duì)支撐環(huán)、四開(kāi)環(huán)零件的彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力進(jìn)行校核，得到支撐環(huán)、四開(kāi)環(huán)的應(yīng)力均小于材料在設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力值。根據(jù)密封墊片所需的密封力，計(jì)算得到預(yù)緊螺栓最小直徑為11.9mm,設(shè)計(jì)選取8個(gè)M16螺栓。運(yùn)用ANSYS軟件對(duì)自緊密封閥蓋結(jié)構(gòu)進(jìn)行多種工況應(yīng)力、溫度場(chǎng)和熱變形模擬仿真分析。模擬

3、得到閥體、閥蓋在1.5倍設(shè)計(jì)壓力、管道載荷以及三個(gè)方向4g地震載荷共同作用下應(yīng)力強(qiáng)度均小于材料的許用應(yīng)力強(qiáng)度。通過(guò)對(duì)閥體、閥蓋、四開(kāi)環(huán)在360℃下沿壁厚方向熱應(yīng)力分析，得到各零件總體熱應(yīng)力值均小于1倍許用應(yīng)力強(qiáng)度。通過(guò)對(duì)事故工況的模擬，獲得在650℃下，閥體與四開(kāi)環(huán)徑向、軸向的絕對(duì)變形值分別為0.892mm、1.381mm，閥蓋與閥體之間絕對(duì)熱變形為0.72mm。對(duì)新閥蓋結(jié)構(gòu)進(jìn)行三次溫度、壓力循環(huán)試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中，在360℃、17.5M