对蒸汽发生器人孔焊接密封的螺栓疲劳分析.pdf

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1、蒸汽发生器人孔焊接密封的螺栓疲劳分析张红升，曹丽琴，孙利娜。(1．哈尔滨电气股份有限公司北京核电设备设计院，北京100045；2．燕山大学环境与化学工程学院，河北秦皇岛066004)摘要：采用方法简单、操作性好的二维轴对称单元对蒸汽发生器焊接密封结构的人孔螺栓进行疲劳分析，并按ASMEm—NB标准进行评定。将计算结果进行对比分析，发现螺纹疲劳减弱系数对螺栓疲劳强度的影响非常大。螺纹加工方法和螺纹牙底圆角是影响螺栓疲劳强度的关键性因素。同时，根据分析结果给出了提高螺栓疲劳强度的措施，并针对蒸汽发生器焊接密封结构人孔螺栓

2、给出了处理方法。关键词：疲劳评定；螺栓；螺纹；应力分析中图分类号：TH131．3；TL353．13；0344．1文献标志码：A文章编号：1001—4837(2014)09—0036—05doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2014．09．006BoltFatigueAnalysisforSealWeldedManholeofSteamGeneratorZHANGHong—sheng，CAOLi—qin，SUNLi—na(1．BejingNuclearPowerEquipmentDesignIns

3、titute，HarbinElectricCo．，Ltd．，Beijing100045，China；2．DepartmentofEnvironmentandChemicalEngineering，YanshanUniversity，Qinhuangdao066004，China)Abstract：A2一Daxisymmetricelementwasusedassimpleandeffectivemethodinfatigueanalysisforbolts6fsteamgeneratormanwaysealedbys

4、ealweld．EvaluationwasperformedinaccordancewiththeASMEllI—NBstandard．Theresultswerecontrastedandshowedthatthefatiguestrengthreductionfactorhadabigimpactonfatiguestrengthofbolt．Machiningtechnologyandfilletofthreadwerethekeyfactorsforboltfatiguestrength．Basedonana

5、lysisresults，measuresforenhanceboltfatiguestrengthandtreat—mentmethodsforsteamgeneratormanwaywhichsealedbysealweldwerepresented．Keywords：fatigueevaluation；bolt；thread；stressanalysis免密封端面遭到损伤，在设计蒸汽发生器时，一次0引言侧人孔密封端面留有高度为3．18mm的再加工裕量。核电蒸汽发生器(SG)的一次侧人孔用于在但是，当在役检查时，

6、有可能由于操作失误导役检查时供操作人员和机械设备进入封头，机器致密封端面损伤，并且不能立即修复，所以设计蒸人也从此人孔进入换热管中。由于核电设备要求汽发生器时提供了一种备用的人孔隔板形式的焊的严格性，蒸汽发生器的制造精度要求非常高，对接密封结构，在上述情况时，采用此种方式将人孑L于一次侧人孔密封端面更是如此。因此，为了避隔板放置在密封垫片位置并采用密封焊。采用焊·36·蒸汽发生器人孔焊接密封的螺栓疲劳分析Vo131．N092014此外，需要根据热容相等原则确定等效密度：螺栓与螺母、螺栓与螺纹孔啮合区域采用共节点(P。

7、CP‘V)ring=(P·cp·V)l瓣建模，因此不需要施加约束。式中p——材料密度，kg／mm。C——材料的比热容，J／(kg·K)导热部件的体积，mm。计算可得人孔中等效实体环的材料密度为：pig=0．639pli。t人孔盖等效实体环的材料密度为：Pig=0．604pl汹t螺母的计算方法与上述相同，不再赘述。热分析中，人孔螺栓采用Link32二维导热杆单元，因为Link32不是轴对称单元，并且其实常数设置只有传热面积，因此螺栓的材料属性不图4人孔模型加载及边界条件需等效，只要其面积为2O根螺栓的总面积即可。表1疲

8、劳分析数据1．2．2结构分析模型由于人孔／人孔盖中的螺栓孔带只是Z方向疲劳编事号件瞬态名称循环次数(环向)的不连续，因此需要采用各向异性的材料属性。在建模的XY平面内的向和l，向的属性1冷停堆1080是相同的，则开孔区环带的弹性模量为：2反应堆热起／冷停堆4404．．E=E，=(1一"_~一hole)·E3机组加载5500。Ari“g4机组卸载