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基于耦合CFD-FEM方法的严重事故下RPV蠕变失效风险评估

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原子能科学技术 2020年第12期54卷 2431-2438页

作者：张越贠相羽陆雨洲张会勇单建强孙吉良中广核研究院有限公司广东省核电安全企业重点实验室广东深圳518026 西安交通大学核科学与技术学院陕西西安710049

核电站严重事故发生后,反应堆压力容器(RPV)的剩余固壁在高温差、内压、熔池重量等的作用下可能发生蠕变失效。本文以CPR1000 RPV为研究对象,基于FLUENT软件二次开发求解反应堆压力容器下封头烧蚀温度场,然后基于ANSYS Workbench开展耦... 详细信息

核电站严重事故发生后,反应堆压力容器(RPV)的剩余固壁在高温差、内压、熔池重量等的作用下可能发生蠕变失效。本文以CPR1000 RPV为研究对象,基于FLUENT软件二次开发求解反应堆压力容器下封头烧蚀温度场,然后基于ANSYS Workbench开展耦合CFD-FEM力学分析,求解严重事故下RPV烧蚀温度场稳定后72 h内的等效应力、等效塑性应变和等效蠕变应变,并评估了RPV的蠕变失效风险。结果表明:当堆坑注水等措施投运后,RPV剩余固壁在72 h内不会发生蠕变失效和塑性变形失效,有效卸压可明显提升RPV结构完整性的安全裕度。

关键词：反应堆压力容器严重事故耦合CFD-FEM 蠕变失效塑性变形失效

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全厂断电严重事故自然循环和蠕变失效分析

核动力工程 2014年第5期35卷 17-21页

作者：向清安邓纯锐陈宝文冯进军中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610041 环境保护部核与辐射安全中心北京100082

使用MELCOR 2.1程序建立ACP1000自然循环模型,选取全厂断电叠加辅助给水丧失严重事故(TMLB'),分析主冷却剂管道热段和蒸汽发生器(SG)传热管自然循环现象,采用蠕变失效模型评价主冷却剂系统(RCS)部件失效时间。结果表明,压力容器(RPV)出... 详细信息

使用MELCOR 2.1程序建立ACP1000自然循环模型,选取全厂断电叠加辅助给水丧失严重事故(TMLB'),分析主冷却剂管道热段和蒸汽发生器(SG)传热管自然循环现象,采用蠕变失效模型评价主冷却剂系统(RCS)部件失效时间。结果表明,压力容器(RPV)出口接管比有裂纹的SG最热传热管先失效。

关键词：自然循环蠕变失效 TMLB' MELCOR 2.1程序

全厂断电引发的严重事故下蒸汽发生器传热管蠕变失效风险研究

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原子能科学技术 2014年第6期48卷 1026-1030页

作者：陈宝文毛欢孔翔程陈彬中国核动力研究设计院四川成都610041 环境保护部核与辐射安全中心北京100082

全厂断电引发的严重事故若处置不当,可能发展为长期、高压的严重事故进程,此时堆芯冷却系统中的自然循环在导出部分堆芯余热的同时,也增加了蒸汽发生器(SG)传热管、稳压器波动管以及热管段出现蠕变失效的风险。本文基于两环路设计的秦... 详细信息

全厂断电引发的严重事故若处置不当,可能发展为长期、高压的严重事故进程,此时堆芯冷却系统中的自然循环在导出部分堆芯余热的同时,也增加了蒸汽发生器(SG)传热管、稳压器波动管以及热管段出现蠕变失效的风险。本文基于两环路设计的秦山二期核电厂设计特点,结合蠕变失效风险模型,对全厂断电引发的严重事故后未能执行"严重事故管理导则中向蒸汽发生器注水(SAG-1)"时SG传热管的蠕变失效风险进行了研究,从而为全厂断电引发的严重事故的负面影响提供量化结果,为技术支持中心(TSC)最终决策提供参考依据。分析结果表明,全厂断电引发的严重事故后16 361s可能出现蠕变失效;自事故后16 610s,SG传热管出现蠕变失效的可能性均远低于稳压器波动管与热管段,秦山二期核电厂全厂断电引发的严重事故下因SG传热管蠕变失效而导致安全壳旁通的风险很小。

关键词：严重事故管理导则全厂断电蠕变失效蒸汽发生器传热管破裂

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热采井口装置蠕变失效分析及试验研究

石油化工建设 2023年第3期45卷 130-132页

作者：戴京戴义明戴兵栾家宏江苏腾龙石化机械有限公司江苏盐城224500

随着我国石油资源的不断开发,原油储量也在逐年下降,为提高油田的高效使用,稠油开采也成为了当前油田开采的主要发展趋势。热采井口装置作为稠油开采设备,国内寿命维护评估大多集中在疲劳、腐蚀、强度失效方面。针对蠕变失效问题尚无相... 详细信息

随着我国石油资源的不断开发,原油储量也在逐年下降,为提高油田的高效使用,稠油开采也成为了当前油田开采的主要发展趋势。热采井口装置作为稠油开采设备,国内寿命维护评估大多集中在疲劳、腐蚀、强度失效方面。针对蠕变失效问题尚无相关理论依据,仅凭自身经验制订出的寿命评价准则,容易造成资源浪费。为解决热采井口装置蠕变失效问题,将利用蠕虫试验及模型的建立作为支撑,针对蠕虫失效进行深入探讨。

关键词：热采井口装置蠕变失效试验研究

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蠕变断裂:从物理失效机制到结构寿命预测

机械工程学报 2021年第16期57卷 132-152页

作者：王康康王小威温建锋张显程巩建鸣涂善东华东理工大学承压设备与安全教育部重点实验室上海200237 南京工业大学机械与动力工程学院南京211816

蠕变断裂是高温部件最主要的失效模式之一,其特点在于失效前难见征兆,往往造成灾难性后果。澄清材料蠕变失效的微观物理机制,建立恰当的蠕变寿命预测模型是解决高温结构完整性评定、蠕变全寿命设计与运行维护的关键问题。从蠕变失效的... 详细信息

蠕变断裂是高温部件最主要的失效模式之一,其特点在于失效前难见征兆,往往造成灾难性后果。澄清材料蠕变失效的微观物理机制,建立恰当的蠕变寿命预测模型是解决高温结构完整性评定、蠕变全寿命设计与运行维护的关键问题。从蠕变失效的微观物理机制出发,以蠕变寿命预测方法为落脚点,详细阐述蠕变孔洞形核长大机理,对描述蠕变损伤行为的力学模型进行归纳整理,总结对高温结构及其焊接接头进行蠕变寿命预测所需的基础理论与关键技术,对基于数字孪生技术的寿命预测方法进行展望。

关键词：蠕变失效物理机制蠕变孔洞损伤模型寿命预测数字孪生

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聚苯乙烯蠕变失效的研究

塑料科技 2016年第5期44卷 32-36页

作者：樊鹏鹏王爱国王龙杨其刘颖四川大学高分子科学与工程学院四川大学高分子材料工程国家重点实验室四川成都610065 青岛国恩科技股份有限公司山东青岛266109

利用蠕变性能测试及DSC、SEM等手段考察了不同条件(温度、应力、紫外光)下聚苯乙烯(PS)的蠕变行为及其失效机理。结果表明:蠕变温度越高,PS的蠕变失效速度越快,遵循时温等效的原理。但在不同的温度区间,PS蠕变的机理并不同;随着蠕变应... 详细信息

利用蠕变性能测试及DSC、SEM等手段考察了不同条件(温度、应力、紫外光)下聚苯乙烯(PS)的蠕变行为及其失效机理。结果表明:蠕变温度越高,PS的蠕变失效速度越快,遵循时温等效的原理。但在不同的温度区间,PS蠕变的机理并不同;随着蠕变应力的增加,PS的蠕变失效加快,抗蠕变性能下降;紫外光使PS蠕变的速率明显加快,蠕变失效时间明显缩短。

关键词：聚苯乙烯蠕变温度蠕变应力紫外光蠕变行为蠕变失效

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热采井口装置蠕变失效分析及实验研究

热采井口装置蠕变失效分析及实验研究

作者：曹旭祥北京化工大学

学位级别：硕士

随着我国对石油资源开发利用的力度不断加大,容易开采的轻质原油储量逐渐减少,加大稠油开采量成为主要趋势。目前我国开采稠油的主要方式为蒸汽吞吐和蒸汽驱两种方式,主要的开采原理是将高温高压水蒸气注入稠油油层,使油层温度上升、黏... 详细信息

随着我国对石油资源开发利用的力度不断加大,容易开采的轻质原油储量逐渐减少,加大稠油开采量成为主要趋势。目前我国开采稠油的主要方式为蒸汽吞吐和蒸汽驱两种方式,主要的开采原理是将高温高压水蒸气注入稠油油层,使油层温度上升、黏度下降,然后开采。热采井口装置是稠油开采过程中所用的主要设备,由于其在高温高压下工作,现场工作过程中极易出现强度失效、腐蚀失效、疲劳失效及蠕变失效等。目前国内外对于热采井口装置的失效分析,主要集中在疲劳、腐蚀、强度失效等方面,对于其蠕变失效的研究鲜见报道。由于缺少热采井口装置蠕变失效研究的理论基础,在油田现场,现场工作人员只能根据使用经验制定了服役寿命评估标准,但这些标准规定的服役寿命相对保守,造成了材料的严重浪费。蠕变失效是高温高压下工作设备的主要的失效方式之一,因此对于热采井口装置的蠕变失效是必须要考虑的。基于此,本文通过试验和有限元模拟相结合的方法对热采井口装置进行了蠕变失效分析,最终获得现场工况下各主要承压件的蠕变失效时间,为热采井口装置的现场使用提供了科学的理论指导。论文主要完成以下工作:(1)对热采井口装置进行了强度分析,得到现场工况下热采井口装置的最大应力为175MPa,说明装置满足强度要求,热应力的影响较小,单侧注气导致整体向非注气侧倾斜,最大变形为11mm。(2)进行了热采井口装置材料30CrMo的蠕变性能研究,通过常温和高温下的拉伸试验得到,在390℃下,30CrMo的屈服强度和抗拉强度分别下降18.6%和10%;延伸率增加6%,断面收缩率增加11%;弹性模量减小14.4%。通过蠕变试验得到了材料30CrMo的Norton Bailey蠕变模型参数和复合时间强化模型参数,经过实验验证,误差为14.1%。(3)对材料30CrMo的蠕变微观机理进行研究,得到在蠕变过程中,30CrMo基体中析出碳化物的颗粒增大、数目增多,导致其强度下降;高应力区的蠕变机理为位错Orowan绕越机制,低应力区为位错热攀移机制。(4)进行了现场工况下热采井口装置的蠕变失效分析,恒温恒载工况下,主通径阀门使用153天后失效,侧翼注气阀门使用316天后失效。断续加载工况下,主通径阀门使用14个周期后失效,侧翼注气阀门使用19个周期后失效。(5)进行了典型缺陷对热采井口装置的蠕变失效规律影响研究,分别研究了密封槽及内壁出现典型缺陷时对热采井口装置的蠕变失效规律的影响。在蠕变过程中缺陷的尺寸会逐渐增大,当大于临界值时热采井口装置失效;临界值得大小为:密封槽处腐蚀凹坑直径为2.5mm深度为1mm,密封槽处发现裂纹即失效;内壁腐蚀凹坑无影响,内壁裂纹长度为6mm,深度为1mm。(6)对热采井口装置螺栓进行了应力松弛失效分析,通过常温和390℃下的拉伸试验得到,390℃下螺栓材料42CrMo的屈服强度和抗拉强度分别下降20.3%和14.6%;延伸率增加9.5%,断面收缩率增加8%;弹性模量减小15.7%;通过短时蠕变试验及应力松弛试验得到,在现场工况下由于蠕变作用1200h后螺栓预紧应力下降了 52%;最后得出螺栓在使用26天后就会由于应力松弛而失效。

关键词：热采井口装置蠕变性能蠕变失效应力松弛失效强度失效

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P91耐热钢蠕变过程的细观力学性能模拟

塑性工程学报 2022年第10期29卷 223-229页

作者：王蕊李永奎李东风娄琦韩军中国石油集团工程材料研究院有限公司陕西西安710077 沈阳大学机械工程学院辽宁沈阳110044

针对P91耐热钢高温蠕变失效问题,建立了蠕变细观应力演变多晶体模型,结合Abaqus有限元软件,成功地模拟了材料在600℃、110 MPa、2000 h持续加载条件下,其晶粒尺度的蠕变应力演变过程。模拟结果表明,材料在晶界处产生Mises应力集中,应力... 详细信息

针对P91耐热钢高温蠕变失效问题,建立了蠕变细观应力演变多晶体模型,结合Abaqus有限元软件,成功地模拟了材料在600℃、110 MPa、2000 h持续加载条件下,其晶粒尺度的蠕变应力演变过程。模拟结果表明,材料在晶界处产生Mises应力集中,应力集中的强度随着蠕变时间的持续增加而降低,且发生位置改变。Mises应力集中强度以及所在位置的变化是由晶粒转动和{123}滑移系开动等因素决定的。晶粒平均直径对晶界Mises应力集中强度不起决定性影响。晶粒平均直径越大,晶界数量越少,应力集中发生位置越少,有利于改善材料高温蠕变强度。

关键词： P91耐热钢蠕变失效细观模拟位相差

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煤制氢系统开工电炉蠕变失效的检验

中国特种设备安全 2006年第5期22卷 51-53页

作者：高登锐中石化南京化学工业有限公司化工厂江苏210038

某单位煤制氢装置使用的开工电炉属第二类压力容器，由专业单位设计、制造。容器为单层卷焊结构．主要由管板、电加热管束、设备法兰、简体、封头及工艺接管组成，在管板的上端置有防爆风罩，容器结构见图1。

关键词：蠕变失效制氢系统电炉开工检验压力容器煤制氢装置加热管束单位