核安全级阀门性能确定和力学计算

1、材料力学性能的确定：

阀门主要部件的材料均为A182或F316L不锈钢。根据ASME-Ⅲ-1 ,取工作温度为200℃,可查该材料的许用应力[ 1] S 1 =107MPa。取不锈钢的弹性模量E =1.9×1011Pa ,泊松比μ=0.3 ,密度ρ= 7 900kg/m3。螺栓连接件的材料为0Cr17Ni4Cu4Nb。由GB 1220-92可查得该材料的屈服强度Sy =725 MPa ,抗拉强度[ 2]S u =930MPa。

材料的抗拉强度随温度的变化较小,根据RCC-M第一卷Z篇中的ZⅢ320 ,螺栓的许用应

力[ 3] S 2 =min (0.25 Sy , 0.2 Su) =181MPa。

2、正常运行条件下阀门的力学计算：

正常运行条件下,阀门所承受的主要载荷包括工作压力、螺栓预紧力和自重。由于阀门的工作温度为均匀分布,因此系统的热应力很小,此处不做分析,工作温度仅影响结构材料的许用应力值。在建立有限元模型的过程中,只考虑阀门主要部件的质量和刚度分布,重点在于承压边界的模拟。

由于阀门的主要部件形状较复杂,因此将阀门分成3部分进行力学计算。第一部分是对阀体进行计算,以求得阀体应力分布;第二部分是对阀盖进行计算,以求得阀盖应力分布;第三部分是对阀门的主要连接螺栓进行计算,以对螺栓进行安全评价。