核电站管道棘轮特性的试验模拟研究

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1、第４８卷第６期化工设备与管道Ｖｏｌ４８　Ｎｏ６２０１１年１２月ＰＲＯＣＥＳＳＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＰＩＰＩＮＧＤｅｃ２０１１　·管道与管件·核电站管道棘轮特性的试验模拟研究朱建北，梅云辉，王磊，陈刚，陈旭（天津大学化工学院，天津　３０００７２）摘要：棘轮效应是工程实际中需要考虑的一个重要问题，棘轮变形问题给核电站管道的安全设计带来了严峻的挑战，它的危害性已经引起了国内外学者的广泛重视，已经成为研究的热点方向。文章利用电液伺服疲劳试验机配以自行设计的三点弯曲辅助设备，对核电站用管道进行三点弯曲的棘轮变形测试，进而研究

2、内压管道的棘轮变形特性。关键词：棘轮变形；辅助管道；三点弯曲；核电站中图分类号：ＴＱ０５０．２；ＴＨ１２３文献标识码：Ａ文章编号：１００９３２８１（２０１１）０６００４４０４ＴｅｓｔａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｔｕｄｙｏｆＲａｔｃｈｅｔｉｎｇＢｅｈａｖｉｏｒｏｆＰｉｐｅＵｓｅｄｉｎＮｕｃｌｅａｒＰｌａｎｔＺＨＵＪｉａｎｂｅｉ，　ＭＥＩＹｕｎｈｕｉ，　ＷＡＮＧＬｅｉ，　ＣＨＥＮＧａｎｇ，　ＣＨＥＮＸｕ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓ

3、ｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３０００７２，ＣＨｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒａｔｃｈｅｔｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｓａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｓｓｕｅｗｈｅｎｄｅｓｉｇｎｉｎｇｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｗｏｒｋ．Ｔｈｅｒａｔｃｈｅｔｉｎｇｓｔｒａｉｎｇｒｅａｔｌｙｃｈａｌｌｅｎｇｅｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｔｈｅｎｕｃｌｅａｒｐｏｗｅｒｐｌａｎｔａｎｄｈａｓｂｅｅｎｐａｉｄｇｒｅａｔａｔｔｅｎｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｒａｔｃｈｅｔｉｎｇｈａｓｂｅｃｏｍｅａｈｏｔｔ

4、ｏｐｉｃ．Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｔｅｓｔｓｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇａｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｓｅｒｖｏｈｙｄｒａｕｌｉｃｔｅｎｓｉｏｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｔｅｓｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｗｉｔｈａｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｗｉｔｈｔｈｅａｓｓｉｓｔａｎｔｏｆｔｈｅｑｕａｓｉｔｈｒｅｅｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇａｐｐａｒａｔｕｓ，ｔｈｒｅｅｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇｒａｔｃｈｅｔｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄａｎｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｂｅｎｄｉｎ

5、ｇｒａｔｃｈｅｔｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｐｉｐｅｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒａｔｃｈｅｔｉｎｇｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ；　ａｕｘｉｌｉａｒｙｐｉｐｉｎｇ；　ｔｈｒｅｅｐｏｉｎｔｓｂｅｎｄｉｎｇ；　ｎｕｃｌｅａｒｐｌａｎｔ随着石油、化工以及核电行业的迅速发展，使得棘轮效应分析是非常必要的。建立在核设计规范基内压管道在这些行业中的应用越来越广泛。同时，础上的压力容器强度设计均要求棘轮效应分析，如［１］［２］对于管道的性能也提出了更高的要求。近些年来，ＡＳＭＥＣ

6、ｏｄｅＳｅｃｔｉｏｎＩＩＩ、德国规范ＫＴＡ和法国规［３］［４６］由于核电行业有容量大、运行小时数高、发电波动性范ＲＣＣＭＲ。高炳军，陈旭等人对于承受内压小、经济成本低等诸多优点，使得核电行业在我国有的２０钢直管和弯管在循环弯曲载荷作用下的管道了突飞猛进的发展。然而，核电行业的安全问题一棘轮特性进行过深入的研究，研究发现内压和载荷直受到人们广泛的关注，尤其是在切尔诺贝利以及对于管道的棘轮变形有很大的影响。２０１１年日本福岛核电站事故之后，核电站的安全问１　棘轮效应的定义题再次得到人们的高度重视。压力管道是核电站中最常

7、见的设备，起着运输棘轮效应是指金属材料或结构承受一个一次载和储藏的重要作用。虽然压力管道的运营成本很荷并叠加循环载荷时所产生的渐进变形，是在应力［７］低，但是其一旦发生事故，对于经济及环境的影响是控制循环加载下二次变形的累积。棘轮应变的不可估量的。由于核级压力容器和压力管道在使用积累可能导致疲劳寿命的减少，或超过变形的限制过程中会受到机械载荷、热载荷及地震载荷的作用。同时压力容器与压力管道由于载荷或结构等因素的收稿日期：２０１１０９０６影响，往往会出现应力分布不均，造成有别于材料棘基金项目：本项研究获科技部８６３计

8、划（２００９ＡＡ０４Ｚ４０３）和教育部轮效应的结构棘轮效应。因此深入研究管道结构的博士点基金（２００９００３２１１００１６）的资助。棘轮效应，进而应用于压力容器与压力管道的结构作者简介：朱建北（１９８６—），男，辽宁锦州人，硕士研究生。研究方向为压力管道安全评定。２０１１年１２月朱建北，等．核电站管道棘轮特性的试验模拟研究·４５·