【摘要】：核電站反應(yīng)堆壓力容器(RPV)是主回路冷卻劑壓力邊界屏障中至關(guān)重要的基礎(chǔ)部件,屬于核安全I(xiàn)級(jí)設(shè)備,具有高溫、高壓、放射性的特點(diǎn),其密封性能將直接影響到反應(yīng)堆的正常運(yùn)行。反應(yīng)堆壓力容器的頂蓋與容器法蘭間的密封是其關(guān)鍵技術(shù)之一,該密封結(jié)構(gòu)主要采用雙道金屬O型密封環(huán)和金屬C型密封環(huán),而金屬C形環(huán)在使用性能和可靠性能方面都優(yōu)于O形環(huán),故百萬(wàn)千瓦級(jí)的壓力容器都采用金屬C形環(huán)作為密封件。金屬C形密封環(huán)的密封性能直接關(guān)系到整個(gè)反應(yīng)堆壓力容器的密封可靠性,因此開展金屬C形密封環(huán)變形特性和力學(xué)行為的研究對(duì)提高和保證反應(yīng)堆壓力容器的密封性能具有重要意義,也可為核反應(yīng)堆用金屬C形密封環(huán)的國(guó)產(chǎn)化提供一定的參考依據(jù)。賦能型金屬C形環(huán)由外包層、內(nèi)包層和螺旋彈簧組成,其材料分別采用純銀、Inconel600合金和Inconel X750合金。本文針對(duì)反應(yīng)堆壓力容器用賦能型金屬C形環(huán),建立了三維非線性彈塑性有限元模型,并利用C形環(huán)的應(yīng)力-應(yīng)變實(shí)驗(yàn)和壓縮后的密封面變形特性進(jìn)一步驗(yàn)證了模型的正確性。采用Abaqus有限元軟件進(jìn)行了金屬C形密封環(huán)的力學(xué)特性和密封性能的數(shù)值模擬和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。并通過密封實(shí)驗(yàn)臺(tái)架和三維形貌儀進(jìn)行了壓縮回彈實(shí)驗(yàn)、密封面三維形貌實(shí)驗(yàn)和密封環(huán)外形輪廓實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證了有限元分析的正確性。完成了金屬C形密封環(huán)的力學(xué)特性和密封性能分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。分析了C環(huán)外徑、銀層厚度、包覆層厚度、開口角度、螺旋彈簧圈節(jié)距、彈簧絲線徑、彈簧圈中徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)金屬C形密封環(huán)力學(xué)特性和密封性能的影響,并給出了RPV用C形密封環(huán)的結(jié)構(gòu)尺寸參考值。研究了壓縮率、壓力容器內(nèi)介質(zhì)壓力、法蘭變形等安裝操作參數(shù)對(duì)C形環(huán)密封性能的影響,研究表明C形環(huán)的最佳壓縮率控制在10%左右為宜;由于介質(zhì)壓力對(duì)C形密封環(huán)密封面最小接觸應(yīng)力的影響較小,因此在分析其密封性能時(shí)的影響可忽略;法蘭的翹曲變形會(huì)引起雙道金屬C形環(huán)的受力不均,致使外環(huán)受力變形大于內(nèi)環(huán)。在對(duì)C形密封環(huán)結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上,完成了結(jié)構(gòu)優(yōu)化后C形密封環(huán)的壓縮回彈實(shí)驗(yàn)、氣密性實(shí)驗(yàn)、冷熱循環(huán)水壓實(shí)驗(yàn)(常溫、高溫),進(jìn)一步驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的C形密封環(huán)適用于百萬(wàn)千瓦級(jí)核反應(yīng)堆壓力容器(RPV)服役工況。
【圖文】：

圖 1-3 定位槽結(jié)構(gòu)示意圖[21]圖 Y 和 Zhou K 等[22]進(jìn)一步討論了內(nèi)置彈簧行二維非線性有限元的理論分析基礎(chǔ)上討論了密封環(huán)材料的彈性模量、壁厚、內(nèi)置彈簧的金屬 C 形環(huán)重復(fù)使用的影響可重用性：18i =217=FFS∑，F(xiàn)1第一次加載時(shí)引起的法蘭表面的法載荷。6008001000BLminLmax 載荷/N壓縮

載荷等）的敏感性。等效O形環(huán)模型載荷載荷等效彈簧圈模型圖 1-6 內(nèi)置彈簧等效模型[24]統(tǒng)方面的研究，呂勇波[16]、熊光明[17]、曲家塑性接觸密封分析技術(shù)研究壓力容器密封結(jié)構(gòu)統(tǒng)性能的影響，且很多計(jì)算都作了一定的保守學(xué)性能。徐銘宇[30]、杜雪松[31]僅對(duì)壓力容器模、修改、補(bǔ)充，，提高了計(jì)算效率，但未對(duì)密封
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TL351.6

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 賈曉紅;陳華明;勵(lì)行根;宋煒;;金屬C形環(huán)力學(xué)性能及密封特性分析[J];潤(rùn)滑與密封;2014年11期

2 廖傳軍;王道連;王洪銳;張翼;滿滿;;典型異型金屬密封的特點(diǎn)及應(yīng)用[J];低溫工程;2014年04期

3 LIU Ying;ZHOU Kun;HUANG WeiFeng;GAO Zhi;WANG YuMing;;Numerical and experimental analysis of the reusability of spring energized metal C rings[J];Science China(Technological Sciences);2014年08期

4 李玉婷;廖日東;辛婷;吳揚(yáng)洲;;低溫U形金屬密封環(huán)密封性能有限元分析[J];潤(rùn)滑與密封;2014年07期

5 熊光明;鄧小云;段遠(yuǎn)剛;金挺;;CPR1000反應(yīng)堆壓力容器密封性能模擬技術(shù)研究[J];核技術(shù);2013年04期

6 劉曉;方才順;王留兵;張宏亮;;超臨界水冷堆堆內(nèi)構(gòu)件密封研究[J];核動(dòng)力工程;2013年01期

7 熊光明;段遠(yuǎn)剛;鄧小云;譚蔚;金挺;楊能仁;;CPR1000反應(yīng)堆壓力容器C形密封環(huán)的數(shù)值模擬方法研究[J];核動(dòng)力工程;2012年06期

8 姚博;蔡力勛;江亞男;;壓力容器O形金屬密封環(huán)的回彈行為研究[J];中國(guó)測(cè)試;2012年01期

9 吳梵;宋世偉;;材料硬度對(duì)C形密封圈密封能力的影響研究[J];船舶工程;2010年06期

10 劉一飛;馬啟儉;;新型D形螺栓高壓密封結(jié)構(gòu)分析[J];中國(guó)高新技術(shù)企業(yè);2010年06期

本文編號(hào)：2710759