核电蒸汽发生器胀接接头质量事故分析及应对措施研究

全深度液压胀接技术是核电机组蒸汽发生器及其他换热器管子-管板接头普遍采用的制造工艺,具有液压胀接压力均匀、管壁减薄均匀、管子和管板的残余应力小、接头质量稳定等优点。液压胀管时需将300兆帕水介质封闭在胀管区域,一旦密封失效,将直接影响接头质量,胀接过程中易出现未胀合缝隙长度过大(欠胀)、过胀、肿胀、漏胀、重复胀接以及造成换热管划痕等质量问题。对国内外蒸汽发生器制造厂出现的典型胀接缺陷归类并进行原因分析,结合工程经验获得良好经验反馈及应对纠正措施,为核电蒸汽发生器管子管板接头胀接工序提供指导。     

液压胀管工艺残余接触压力分析

通过对AP1000型管子-管板的液压胀接过程进行分析,充分利用ANSYS软件的面-面接触单元,研究管子-管板材料、管子-管板尺寸、管孔排列方式、胀管压力、保压时间等因素与残余接触压力之间的关系,从而为管子-管板胀接工艺参数的确定提供理论依据。最后应用AP1000型管子进行胀管实验,证明了理论计算的准确性。     

核电蒸汽发生器管板液压胀接压痕问题的分析

液压胀接技术是核电蒸汽发生器管子和管板接头采用的关键制造工艺。介绍了液压胀接的原理,针对核电蒸汽发生器管板液压胀接后传热管内壁产生的压痕问题,进行了原因分析,并结合工程经验制订了改进措施,包括改进胀管器,改进胀接止环,对支撑圈使用控制,进行胀接过程控制。     

管子－管板液压胀接管内缺陷的产生机理及防止

全深度液压胀接技术是核电机组蒸汽发生器及其他换热器管子－管板接头普遍采用的制造工艺。液压胀接具有操作简单、胀后变形均匀、壁厚减薄率低、残余应力小等优点,但也会产生管内划伤、胀接长度超差等管内缺陷,薄壁管厚管板胀接时胀接过渡区的管子内部缺陷产生的几率更高。对液压胀接时管子长度缩短量、壁厚减薄率进行了理论计算和测量,对过渡区胀接芯轴和管子受力进行分析,表明过渡区管子内部缺陷是由于管子长度缩短效应及管子受力共同作用产生的,胀接区的划痕缺陷主要是由于芯轴损伤及金属颗粒残留引起的,未胀区胀接长度超差主要是由于芯轴设定失误引起的。通过改进胀接芯轴密封形式和限位止环的设计,证明采用芯轴保护套及非膨胀式的限位止环等工艺措施能够有效避免管内缺陷的发生。     

“O”形圈液压胀杆受力及断裂分析研究

核电蒸汽发生器管子管板接头普遍采用胀接和焊接结合的连接方法。管子管板的胀接,能够消除换热器管子和管板间的初始间隙,提高管子管板接头耐压、耐高温和抵御载荷波动的能力,降低应力腐蚀和疲劳破坏的风险。本文结合公司某在制项目液压胀时胀杆偶然断裂事故,探讨"O"形圈液压胀杆胀接原理,在反复加载工作环境下,对胀杆胀接时拉伸载荷、弯曲载荷进行理论计算,并对此断裂断口形貌进行金相分析,提出预防此类事故的措施,为后续项目提供经验反馈和借鉴。     

热交换器制造中管子管板的胀接方法

采用管子、管板来隔离介质的任何热交换设备,其管子、管板连接的好坏将直接影响热交换器的质量和使用寿命。 　　胀接是管子、管板联接的主要方法之一,传统管子、管板的胀接一般采用机械胀管的方式。随着技术的不断发展,相继出现了橡胶胀管、液压胀管和爆炸胀管等新工艺,使热交换器的制造技术前进了一大步。不论采用何种方法对管子管板进行胀接,其原理都是通过在管子内壁施加作用力来增大管子内径,使管子变形压向管孔并产生塑性变形,同时,管孔产生弹性变形 (或微量的塑性变形 )。在胀管结束卸去管内作用力后,由于管板的回弹,在管…     

蒸汽发生器管子管板胀焊结合残余接触应力分析

采用有限元方法模拟蒸汽发生器管子管板的胀焊结合工艺过程,研究不同胀接压力下管子管板残余接触应力的分布情况、焊接温度场对管子管板残余接触应力的影响,以及未胀接区域长度对管子管板胀接区域残余接触应力的影响.分析结果表明,在胀接压力作用下,管子管板两端产生环向应力峰值,环向应力峰值随胀接压力的增大而增大,且管子过渡区域环向应力大于轴向应力.在焊接温度场作用下,靠近焊接区域的管子管板会发生应力松弛现象,应力环消失.随着未胀接区域长度的增大,焊接热影响减弱.当未胀接区域长度大于14 mm时,应力环会再次出现,且数值相对较小.先胀后焊的接头处焊缝区域残余接触应力最大,管桥间残余接触应力最小.对于胀焊结合工艺,需结合实际工作情况,考虑焊接对胀接区域应力松弛的影响.     

蒸汽发生器管子管板液压胀接缺陷原因分析及预防措施

针对核电机组蒸汽发生器管子-管板接头的制造过程,介绍了液压胀接原理。对未胀合缝隙长度过大(欠胀)、胀过、漏胀、重复胀接,以及造成换热管划痕等典型胀接事故进行原因分析,结合工程经验提出预防和纠正措施。     

列管式换热器的强度——液压胀管接头的拉脱紧固力

1.前言列管式换热器,主要是通过胀管使管子与管板连接起来,其胀管法,过去广泛使用的是滚子胀管法。但是由于滚子的压延效果,滚子胀管法使管内壁粗糙,管子产生的残余应力高,所以,容易造成胀管部的材料强度、耐腐蚀性降低等问题。为此,最近为代替滚子胀管法,开发了用液压,橡胶等方式来给予管子内壁受到均匀内压的液压胀管法、橡胶胀管法,这些方法有很多的特征。     

动态效应对管子与管板液压胀接接头接触压力的影响

常见的低碳钢换热管与低合金钢管板胀接为例,采用有限元法进行了管子与管板液压胀接的动态和静态分析,研究了材料应变率等动态效应对胀接接头接触压力的影响。计算结果表明将液压胀管过程简化为静态过程处理,能够节省大量计算时间,而且对结果影响甚微,因此,在换热器管子与管板液压胀接过程中,材料加工的动态效应不显著,将其简化为静态过程是合理的。计算结果为换热器管子与管板液压胀接的理论分析和数值模拟提供了参考。     

基于ANSYS的蒸汽发生器机械堵管接触分析

为了分析蒸汽发生器传热管维修时机械堵管过程中的堵头材料受力与形变,研究堵头滑块滑动距离对套筒与传热管的径向膨胀及接触压力的影响,验证堵头结构参数设计的合理性,借助有限元软件ANSYS接触分析工具,模拟实际堵管过程中堵头滑块、堵头套筒与传热管及管板的接触情形,得到接触区域的径向位移与接触压力随时间变化图像。经仿真分析,证明堵头结构及堵管工艺设计合理,接触分析为堵管物理实验的开展与我国蒸汽发生器传热管堵管技术的开发奠定了基础。     

先胀后焊过程中接头残余接触压力的变化

建立了胀焊结合的管子与管板连接接头的三维有限元模型，研究了液压胀接接头在焊接热影响过程中管子与管板接触面上的残余接触压力的分布和变化。结果发现，受焊接热影响后，胀接残余接触压力经过了消失和逐渐恢复的过程，其数值最终几乎不变。     

换热器管子与管板液压胀接连接的管槽尺寸

采用有限元法，建立二维轴对称模型，模拟了不同胀槽尺寸结构的液压胀接过程，得到了换热器管子与管板连接接头的残余应力和残余变形。以接头平均残余接触压力为评价连接强度的指标，分析了管孔槽宽度、深度、位置和间距等几何尺寸对连接强度的影响，给出了推荐采用的理想管孔槽结构，为工程设计和制造规范的修订提供了参考依据。     

Tube inlet orifice design of a once-through steam generator for flow stabilization

A numerical study is conducted on the secondary side screw-type tube inlet orifice design of a once-through steam generator. An orifice length criterion for flow stabilization is derived by introducing the hydraulic resistance ratio of the orifice and the subcooled region to the two-phase and superheated regions. Various tube plugging conditions and power levels are considered, and the secondary coolant pressure at the tube outlet is adjusted to maintain a constant thermal power. Comprehensive numerical solutions are acquired to evaluate the minimum orifice length under various operating conditions. The results obtained show that a constant thermal power is maintained by properly adjusting the secondary coolant outlet pressure with a variation of the superheat degree and secondary coolant pressure drop when the steam generator operates at high power level. The steam generator performance is analyzed according to the tube plugging condition in terms of the degree of superheat, secondary side pressure drop, temperature distribution, and quality distribution. The secondary side outlet pressure curve for the constant thermal power operation is obtained, and the required minimum orifice length to suppress the flow oscillation below the allowable level is evaluated. The lowest power level results in the highest minimum orifice length, and non-plugging condition provides a limiting case for the orifice length criterion except near the 100 % power level.

     

Experimental and numerical study on the burst pressure of steam generator tubes with L- and U-type through-wall combination cracks

Several nuclear power plants have reported that they often experience through-wall combination cracks consisting of longitudinal and circumferential cracks in the steam generator tubes. In this study, L- and U-type through-wall combination cracks in a steam generator tube were evaluated using the crack opening angle (COA) in an elastic-plastic analysis. The calculated burst pressures were also compared with the experimental results. In the procedure, the stress intensity factor (K _I) in elastic analysis was reviewed to validate COA as an appropriate fracture parameter for the burst pressure of longitudinal through-wall cracks and T-type through-wall combination cracks. From the results, an appropriate length-based burst criterion by using COA can be used for a structural integrity assessment for the through-wall combination cracks in steam generator tubes.     

管板孔开槽液压胀接接头性能的三维有限元分析（一）——管板孔开槽时液压胀接接头处的等效应力及残余接触压力的分布

采用三维弹塑性有限元方法对换热器管板孔开槽的液压胀接接头进行分析,研究了管子和管板材料都具有非线性应变硬化性质时,胀接接头处的等效应力和管子—管板之间接触压力与残余接触压力的分布状况,以及它们随胀接压力大小而变化的规律。     

Thin-walled pipe expansion by a punch with a curvilinear profile

A model is developed for the nonstationary process of thin-walled pipe expansion by a punch with a curvilinear profile generator by taking into account hardening, normal anisotropy, wall thickness measurement, and contact friction according to the membrane theory of rigid-plastic shells with a quadratic plasticity condition. The computational program of the model determines the distributions of thickness, meridian stress, contact pressure, and hardened material yield load along the generating line of the deformed tube and the expansion force variation from the punch displacement.     

压水堆核电厂蒸汽发生器传热管的降质问题

核电厂蒸汽发生器传热管的降质将影响到核电厂一回路边界的完整性。通过对蒸汽发生器传热管的降质模式进行分析，并对在役传热管无损检测技术应用以及寿命预测的介绍，从而针对产生的传热管降质的原因，采取相应的防护措施，确保蒸汽发生器传热管的安全运行。     

蒸汽发生器传热管流弹失稳计算

蒸汽发生器管束一旦出现流弹失稳现象,可以在很短的时间内破坏传热管的完整性,影响核电站安全。因此,在设计蒸汽发生器时要预测与防止传热管流弹失稳现象。通过有限元软件ANSYS的梁单元建立传热管模型,进行模态分析并提取相关结果;然后将模态分析的结果代入MATLAB计算传热管流弹不稳定率并和专用软件进行对比。该方法计算结果与专用软件吻合,且分析表明套筒开口区与弯管区流速对流弹不稳定率影响较大;管子高频时不易发生流弹失稳现象。