反应堆压力容器螺栓法兰连接设计与改进

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1、经验交流反应堆压力容器螺栓法兰连接设计与改进周高斌，罗英，邱天，张亚斌，王小彬，曾鹏，谢国福(中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术国家级重点实验室，四川成都610041)摘要:反应堆压力容器(ＲPV)螺栓法兰连接设计应避免螺栓卡涩并减少螺纹损伤，在ＲPV主螺栓安装及运行过程中一旦发生主螺栓或螺孔螺纹损伤事故，势必会影响核电站安装或换料的正常进行，增加维修成本，进而影响整个核电站的经济效益。以M310堆型ＲPV为例，对主螺栓与法兰螺孔的设计进行分析和讨论，并结合核电厂安装及运行中出现的典型螺纹损伤案例

2、，对螺纹损伤原因进行分析，最后对螺栓法兰设计提出改进建议，以减少ＲPV主螺栓和螺孔螺纹损伤事故，降低螺纹损伤的风险。关键词:反应堆压力容器;主螺栓;螺孔;螺纹损伤;改进中图分类号:TH131;TL351文献标志码:B文章编号:1001－4837(2014)03－0070－07doi:10．3969/j．issn．1001－4837．2014．03．011DesignandImprovementofBoltedFlangeConnectionforＲeactorPressureVesselZHOUGao－

3、bin，LUOYing，QIUTian，ZHANGYa－bin，WANGXiao－bin，ZENGPeng，XIEGuo－fu(ScienceandTechnologyonＲeactorSystemDesignTechnologyLaboratory，NuclearPowerInstituteofChina，Chengdu610041，China)Abstract:Thedesignofboltedflangeconnectionforreactorpressurevessel(ＲPV)shouldpr

4、eventboltstuckingandreducethreaddamages．Itwillinfluencethenormalinstallationandrefuelingofnuclearpow-erplant，onthethreaddamageaccidentsofＲPVboltsandholearehappenedduringtheconstructionandoperationphase．Itwillalsoincreasethecostofrepairandimpacteconomical

5、benefitofnuclearpowerplant．BasingontheM310nuclearpowerplant，ananalysisanddiscussionforthedesignofboltandboltholeweremade．Then，accordingtothehappenedtypicalthreaddamagesofboltandbolthole，thereasonofthreaddamagewasanalyzedandsomeimprovementresearcheswerema

6、de．Finally，someimprovementstoreducetheincidenceandriskofthreaddamageswereproposed．Keywords:reactorpressurevessel(ＲPV);bolt;threadhole;threaddamage;improvement一回路冷却剂系统压力边界的重要组成部分，是0引言整个核电站的心脏，一般由顶盖和容器通过法兰螺栓结构连接构成，如图1所示。核电设备中螺核电站反应堆压力容器(简称:ＲPV)是核岛纹连接结构在设计寿

7、命期内可能会受材料辐照脆·70·第31卷第3期压力容器总第256期［8］化、疲劳破坏、高温应力松弛、蠕变、振动与微动和辐照脆化等多方面因素，目前二代及三代核电［1］腐蚀等的影响，国内外对法兰螺栓连接的研究机组广泛采用锰－镍－钼低合金钢材料。M310也主要关注由此引起的断裂、松动和预紧力下降堆型ＲPV法兰材料牌号为16MND5锻件，遵循［2－4］等失效。但从国内外核电站安装及运行反馈ＲCC－MM2113的规定，其室温抗拉强度550～经验来看，上述失效在ＲPV螺栓法兰连接中却较670MPa，屈服强度≥400

8、MPa，硬度一般为180～少出现，反而是在ＲPV主螺栓安装过程中时常发230HB。而为保证主螺栓有足够的预紧载荷和生主螺栓和螺孔螺纹损伤，并会导致严重的后果。承载能力，则选取高强度的镍－铬－钼－钒合金［5］ＲPV的设计寿命一般为40～60a，从建造期间钢锻棒，牌号为40NCDV7－03，遵循ＲCC－M的安装调试到在役期间的每次换料及检修均需进M2311的规定，其室温抗拉强度1000～1170行开盖和扣盖操作，ＲPV每根主螺栓在寿命期内MPa