【摘要】：2011年3月日本福島核事故后,為提高我國在運(yùn)和在建核電機(jī)組安全技術(shù)水平以及應(yīng)對極端自然災(zāi)害能力,國家能源局組織開展了超設(shè)計基準(zhǔn)事故安全技術(shù)研發(fā)項目。嚴(yán)重事故泄放閥是本項目中的重要設(shè)備之一。本課題要求閥門在650℃時,能實現(xiàn)無任何外漏。其中,閥門閥蓋密封是設(shè)計關(guān)鍵。因此,開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)用價值。本文主要對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。對目前自緊密封結(jié)構(gòu)中密封墊結(jié)構(gòu)和螺栓預(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),對新的閥蓋結(jié)構(gòu)密封墊片在設(shè)計壓力工況下密封所需的力進(jìn)行計算。根據(jù)設(shè)計壓力和墊片密封力對支撐環(huán)、四開環(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)、四開環(huán)的應(yīng)力均小于材料在設(shè)計溫度下許用應(yīng)力值。根據(jù)密封墊片所需的密封力,計算得到預(yù)緊螺栓最小直徑為11.9mm,設(shè)計選取8個M16螺栓。運(yùn)用ANSYS軟件對自緊密封閥蓋結(jié)構(gòu)進(jìn)行多種工況應(yīng)力、溫度場和熱變形模擬仿真分析。模擬得到閥體、閥蓋在1.5倍設(shè)計壓力、管道載荷以及三個方向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。通過對閥體、閥蓋、四開環(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。通過對事故工況的模擬,獲得在650℃下,閥體與四開環(huán)徑向、軸向的絕對變形值分別為0.892mm、1.381mm,閥蓋與閥體之間絕對熱變形為0.72mm。對新閥蓋結(jié)構(gòu)進(jìn)行三次溫度、壓力循環(huán)試驗,試驗過程中,在360℃、17.5MPa,650℃、1.9MPa,以及試驗后常溫17.5MPa泄漏量為零。試驗后零件拆解,未發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵零件拉傷和擦傷痕跡。通過最終的模擬試驗,新的閥蓋結(jié)構(gòu)密封性能優(yōu)異,可以滿足核電站嚴(yán)重事故泄放閥事故工況密封性能要求。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM623

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本文編號：2641225