Оценка напряженно-деформированного состояния узла сварного соединения “горячего” коллектора с патрубком парогенератора ПГВ-1000 АЭС
Приведены методика и основные результаты уточненной оценки напряженно-деформированного состояния узла сварного соединения "горячего ” коллектора с патрубком парогенератора реактора ВВЭР-1000 АЭС при более полном учете реальных условий нагружения при эксплуатации. При расчетах учитывались нап...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Проблемы прочности |
|---|---|
| Datum: | 2003 |
| Hauptverfasser: | , , , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2003
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47004 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Оценка напряженно-деформированного состояния узла сварного соединения “горячего” коллектора с патрубком парогенератора ПГВ-1000 АЭС / Г.В. Степанов, В.В. Харченко, А.И. Бабуцкий, С.В. Романов, П.П. Ворошко, В.И. Кравченко, С.В. Кобельский, С.А. Радченко, Н.А. Феофентов, И.В. Кравченко // Проблемы прочности. — 2003. — № 5. — С. 142-153. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-47004 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Степанов, Г.В. Харченко, В.В. Бабуцкий, А.И. Романов, С.В. Ворошко, П.П. Кравченко, В.И. Кобельский, С.В. Радченко, С.А. Феофентов, Н.А. Кравченко, И.В. 2013-07-08T15:24:28Z 2013-07-08T15:24:28Z 2003 Оценка напряженно-деформированного состояния узла сварного соединения “горячего” коллектора с патрубком парогенератора ПГВ-1000 АЭС / Г.В. Степанов, В.В. Харченко, А.И. Бабуцкий, С.В. Романов, П.П. Ворошко, В.И. Кравченко, С.В. Кобельский, С.А. Радченко, Н.А. Феофентов, И.В. Кравченко // Проблемы прочности. — 2003. — № 5. — С. 142-153. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47004 539.3 Приведены методика и основные результаты уточненной оценки напряженно-деформированного состояния узла сварного соединения "горячего ” коллектора с патрубком парогенератора реактора ВВЭР-1000 АЭС при более полном учете реальных условий нагружения при эксплуатации. При расчетах учитывались напряжения, вызванные некомпенсированным термическим расширением элементов энергетической установки. Согласно результатам расчетов методом конечных элементов с использованием трехмерной модели уровень локальных напряжений в области узла превышает предел текучести металла. Расчетные напряжения на внешней поверхности патрубка удовлетворительно согласуются с результатами натурной тензометрии. Наведені методика і основні результати уточненої оцінки напружено-деформованого стану вузла зварного з'єднання "гарячого" колектора з патрубком парогенератора реактора ВВЕР-1000 АЕС при більш повному врахуванні реальних умов навантаження при експлуатації. При розрахунках враховувалися напруги, викликані некомпенсованим термічним розширенням елементів енергетичної установки. Згідно результатами розрахунків методом кінцевих елементів з використанням тривимірної моделі рівень локальних напружень в області вузла перевищує межу текучості металу. Розрахункові напруги на зовнішній поверхні патрубка задовільно узгоджуються з результатами натурної тензометрії. We describe the procedure and main achievements of the refined stressed state analysis in the welding unit of a “hot” collector with a steam generator branch pipe of a VVER-1000 NPP reactor, where actual loading conditions during operation are considered in more detail. Stresses induced by the noncompensated thermal expansion of power plant elements are taken into account in the analysis. The results of calculations by the finite-element method using a 3D model indicate that the local stress level in the welding unit area exceeds the yield stress of metal. The calculated stresses at the outer surface of the branch pipe are in fair agreement with results of the in-situ strain measurement. ru Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України Проблемы прочности Производственный раздел Оценка напряженно-деформированного состояния узла сварного соединения “горячего” коллектора с патрубком парогенератора ПГВ-1000 АЭС Stressed State Analysis for Welding Unit of “Hot” Collector with PGV-1000 NPP Steam Generator Branch Pipe Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Оценка напряженно-деформированного состояния узла сварного соединения “горячего” коллектора с патрубком парогенератора ПГВ-1000 АЭС |
| spellingShingle |
Оценка напряженно-деформированного состояния узла сварного соединения “горячего” коллектора с патрубком парогенератора ПГВ-1000 АЭС Степанов, Г.В. Харченко, В.В. Бабуцкий, А.И. Романов, С.В. Ворошко, П.П. Кравченко, В.И. Кобельский, С.В. Радченко, С.А. Феофентов, Н.А. Кравченко, И.В. Производственный раздел |
| title_short |
Оценка напряженно-деформированного состояния узла сварного соединения “горячего” коллектора с патрубком парогенератора ПГВ-1000 АЭС |
| title_full |
Оценка напряженно-деформированного состояния узла сварного соединения “горячего” коллектора с патрубком парогенератора ПГВ-1000 АЭС |
| title_fullStr |
Оценка напряженно-деформированного состояния узла сварного соединения “горячего” коллектора с патрубком парогенератора ПГВ-1000 АЭС |
| title_full_unstemmed |
Оценка напряженно-деформированного состояния узла сварного соединения “горячего” коллектора с патрубком парогенератора ПГВ-1000 АЭС |
| title_sort |
оценка напряженно-деформированного состояния узла сварного соединения “горячего” коллектора с патрубком парогенератора пгв-1000 аэс |
| author |
Степанов, Г.В. Харченко, В.В. Бабуцкий, А.И. Романов, С.В. Ворошко, П.П. Кравченко, В.И. Кобельский, С.В. Радченко, С.А. Феофентов, Н.А. Кравченко, И.В. |
| author_facet |
Степанов, Г.В. Харченко, В.В. Бабуцкий, А.И. Романов, С.В. Ворошко, П.П. Кравченко, В.И. Кобельский, С.В. Радченко, С.А. Феофентов, Н.А. Кравченко, И.В. |
| topic |
Производственный раздел |
| topic_facet |
Производственный раздел |
| publishDate |
2003 |
| language |
Russian |
| container_title |
Проблемы прочности |
| publisher |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Stressed State Analysis for Welding Unit of “Hot” Collector with PGV-1000 NPP Steam Generator Branch Pipe |
| description |
Приведены методика и основные результаты уточненной оценки напряженно-деформированного
состояния узла сварного соединения "горячего ” коллектора с патрубком парогенератора
реактора ВВЭР-1000 АЭС при более полном учете реальных условий нагружения
при эксплуатации. При расчетах учитывались напряжения, вызванные некомпенсированным
термическим расширением элементов энергетической установки. Согласно результатам
расчетов методом конечных элементов с использованием трехмерной модели
уровень локальных напряжений в области узла превышает предел текучести металла.
Расчетные напряжения на внешней поверхности патрубка удовлетворительно согласуются
с результатами натурной тензометрии.
Наведені методика і основні результати уточненої оцінки напружено-деформованого стану вузла зварного з'єднання "гарячого" колектора з патрубком парогенератора реактора ВВЕР-1000 АЕС при більш повному врахуванні реальних умов навантаження при експлуатації. При розрахунках враховувалися напруги, викликані некомпенсованим термічним розширенням елементів енергетичної установки. Згідно результатами розрахунків методом кінцевих елементів з використанням тривимірної моделі рівень локальних напружень в області вузла перевищує межу текучості металу. Розрахункові напруги на зовнішній поверхні патрубка задовільно узгоджуються з результатами натурної тензометрії.
We describe the procedure and main achievements
of the refined stressed state analysis in
the welding unit of a “hot” collector with a
steam generator branch pipe of a VVER-1000
NPP reactor, where actual loading conditions
during operation are considered in more detail.
Stresses induced by the noncompensated thermal
expansion of power plant elements are
taken into account in the analysis. The results
of calculations by the finite-element method using
a 3D model indicate that the local stress
level in the welding unit area exceeds the yield
stress of metal. The calculated stresses at the
outer surface of the branch pipe are in fair
agreement with results of the in-situ strain measurement.
|
| issn |
0556-171X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47004 |
| citation_txt |
Оценка напряженно-деформированного состояния узла сварного соединения “горячего” коллектора с патрубком парогенератора ПГВ-1000 АЭС / Г.В. Степанов, В.В. Харченко, А.И. Бабуцкий, С.В. Романов, П.П. Ворошко, В.И. Кравченко, С.В. Кобельский, С.А. Радченко, Н.А. Феофентов, И.В. Кравченко // Проблемы прочности. — 2003. — № 5. — С. 142-153. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT stepanovgv ocenkanaprâžennodeformirovannogosostoâniâuzlasvarnogosoedineniâgorâčegokollektoraspatrubkomparogeneratorapgv1000aés AT harčenkovv ocenkanaprâžennodeformirovannogosostoâniâuzlasvarnogosoedineniâgorâčegokollektoraspatrubkomparogeneratorapgv1000aés AT babuckiiai ocenkanaprâžennodeformirovannogosostoâniâuzlasvarnogosoedineniâgorâčegokollektoraspatrubkomparogeneratorapgv1000aés AT romanovsv ocenkanaprâžennodeformirovannogosostoâniâuzlasvarnogosoedineniâgorâčegokollektoraspatrubkomparogeneratorapgv1000aés AT voroškopp ocenkanaprâžennodeformirovannogosostoâniâuzlasvarnogosoedineniâgorâčegokollektoraspatrubkomparogeneratorapgv1000aés AT kravčenkovi ocenkanaprâžennodeformirovannogosostoâniâuzlasvarnogosoedineniâgorâčegokollektoraspatrubkomparogeneratorapgv1000aés AT kobelʹskiisv ocenkanaprâžennodeformirovannogosostoâniâuzlasvarnogosoedineniâgorâčegokollektoraspatrubkomparogeneratorapgv1000aés AT radčenkosa ocenkanaprâžennodeformirovannogosostoâniâuzlasvarnogosoedineniâgorâčegokollektoraspatrubkomparogeneratorapgv1000aés AT feofentovna ocenkanaprâžennodeformirovannogosostoâniâuzlasvarnogosoedineniâgorâčegokollektoraspatrubkomparogeneratorapgv1000aés AT kravčenkoiv ocenkanaprâžennodeformirovannogosostoâniâuzlasvarnogosoedineniâgorâčegokollektoraspatrubkomparogeneratorapgv1000aés AT stepanovgv stressedstateanalysisforweldingunitofhotcollectorwithpgv1000nppsteamgeneratorbranchpipe AT harčenkovv stressedstateanalysisforweldingunitofhotcollectorwithpgv1000nppsteamgeneratorbranchpipe AT babuckiiai stressedstateanalysisforweldingunitofhotcollectorwithpgv1000nppsteamgeneratorbranchpipe AT romanovsv stressedstateanalysisforweldingunitofhotcollectorwithpgv1000nppsteamgeneratorbranchpipe AT voroškopp stressedstateanalysisforweldingunitofhotcollectorwithpgv1000nppsteamgeneratorbranchpipe AT kravčenkovi stressedstateanalysisforweldingunitofhotcollectorwithpgv1000nppsteamgeneratorbranchpipe AT kobelʹskiisv stressedstateanalysisforweldingunitofhotcollectorwithpgv1000nppsteamgeneratorbranchpipe AT radčenkosa stressedstateanalysisforweldingunitofhotcollectorwithpgv1000nppsteamgeneratorbranchpipe AT feofentovna stressedstateanalysisforweldingunitofhotcollectorwithpgv1000nppsteamgeneratorbranchpipe AT kravčenkoiv stressedstateanalysisforweldingunitofhotcollectorwithpgv1000nppsteamgeneratorbranchpipe |
| first_indexed |
2025-11-25T22:19:01Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:19:01Z |
| _version_ |
1850562161614520320 |
| fulltext |
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ
РАЗДЕЛ
УДК 539.3
Оценка напряженно-деформированного состояния узла сварного
соединения “горячего” коллектора с патрубком парогенератора
ПГВ-1000 АЭС
Г . В . С т е п а н о в а, В . В . Х а р ч е н к о а, А . И . Б а б у ц к и й а, С . В . Р о м а н о в 6,
П . П . В о р о ш к о а, В . И . К р а в ч е н к о а, С . В . К о б е л ь с к и й а, С . А . Р а д ч е н к о а,
Н . А . Ф е о ф е н т о в в, И . В . К р а в ч е н к о в
а Институт проблем прочности им. Г. С. Писаренко НАН Украины, Киев, Украина
6 Ассоциация “Надежность машин и сооружений”, Киев, Украина
в ОП “Южно-Украинская АЭС”, Южно-Украинск, Украина
Приведены методика и основные результаты уточненной оценки напряженно-деформи
рованного состояния узла сварного соединения "горячего ” коллектора с патрубком паро
генератора реактора ВВЭР-1000 АЭС при более полном учете реальных условий нагру
жения при эксплуатации. При расчетах учитывались напряжения, вызванные некомпенси
рованным термическим расширением элементов энергетической установки. Согласно ре
зультатам расчетов методом конечных элементов с использованием трехмерной модели
уровень локальных напряжений в области узла превышает предел текучести металла.
Расчетные напряжения на внешней поверхности патрубка удовлетворительно согласуются
с результатами натурной тензометрии.
К л ю ч е в ы е с л о в а : н а п р я ж е н н о - д е ф о р м и р о в а н н о е с о с т о я н и е , у з е л с в а р н о г о
с о е д и н е н и я , к о л л е к т о р , п а р о г е н е р а т о р .
В в е д е н и е . Н а с т а д и и п р о е к т и р о в а н и я п р о ч н о с т н ы е р а с ч е т ы у з л а с в а р н о
г о с о е д и н е н и я “г о р я ч е г о ” к о л л ек т о р а с п а т р у б к о м п а р о г е н е р а т о р о в П Г В - 1 0 0 0
б л о к о в А Э С с р е а к т о р о м В В Э Р - 1 0 0 0 н а с т а т и ч е с к у ю и ц и к л и ч е с к у ю п р о ч
н о с т ь , н а с о п р о т и в л е н и е х р у п к о м у р а з р у ш е н и ю и д р у г и е в ы п о л н я ю т с я в
с о о т в е т с т в и и с н о р м а м и [1 ] . Р е зу л ь т а т ы р а с ч е т о в с в и д е т е л ь с т в у ю т о в о з м о ж
н о с т и б е з о п а с н о й э к с п л у а т а ц и и п а р о г е н е р а т о р о в (П Г ) в т е ч е н и е 3 0 лет.
П о с л е о б н а р у ж е н и я п е р в ы х с л у ч а е в п о в р е ж д е н и я д а н н о г о у з л а п р и д л и т е л ь
н о с т и э к с п л у а т а ц и и г о р а з д о н и ж е у к а з а н н о г о с р о к а п р о в е д е н ы п о в т о р н ы е
р а с ч е т ы в с о о т в е т с т в и и с н о р м а м и [1 ] и д о п о л н и т е л ь н ы е и с с л е д о в а н и я , в
т о м ч и с л е м а т е р и а л о в е д ч е с к и е [2 ] . О д н а к о п р и ч и н ы в о з н и к н о в е н и я п о в р е ж
д е н и й о с т а л и с ь н е в ы я с н е н н ы м и .
П р и э к с п л у а т а ц и и П Г н а р а з н ы х А Э С о б н а р у ж е н о , ч т о в с е п о в р е ж д е н и я
(т р е щ и н ы ) л о к а л и з о в а н ы п р а к т и ч е с к и в о д н о м и т о м ж е м е с т е н а у з л а х
с в а р н о г о с о е д и н е н и я , и з г о т о в л е н н ы х п о р а з л и ч н ы м т е х н о л о г и я м ( с и м м е т
р и ч н а я и н е с и м м е т р и ч н а я р а з д е л к а к р о м о к с о е д и н е н и я , и с п о л ь з о в а н и е а в т о
© Г. В. СТЕПАНОВ, В. В. ХАРЧЕНКО, А. И. БАБУЦКИЙ, С. В. РОМАНОВ, П. П. ВОРОШКО, В. И.
КРАВЧЕНКО, С. В. КОБЕЛЬСКИЙ, С. А. РАДЧЕНКО, Н. А. ФЕОФЕНТОВ, И. В. КРАВЧЕНКО, 2003
142 ТХОТ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, N 5
Оценка напряженно-деформированного состояния ...
м а т и ч е с к о й и р у ч н о й с в а р к и , п р е д в а р и т е л ь н о н а п л а в л е н н ы е к р о м к и и б е з
н а п л а в к и ). С л е д о в а т е л ь н о , м о ж н о с д е л а т ь в ы в о д , ч т о с у щ е с т в у е т о б щ а я
п р и ч и н а р а з р у ш е н и й , а в р а с ч е т а х н е п о л н о с т ь ю у ч и т ы в а ю т с я о с о б е н н о с т и
н а г р у ж е н и я и д е ф о р м и р о в а н и я ( п о в р е ж д е н и я ) м а т е р и а л а в о б л а с т и у з л а
с в а р н о г о с о е д и н е н и я .
В с в я з и с о б н а р у ж е н и е м т р е щ и н в д а н н ы х у з л а х П Г п р и и х э к с п л у
а т а ц и и в п р е д е л а х р а с ч е т н о г о с р о к а с л у ж б ы б ы л и в ы п о л н е н ы у т о ч н е н н а я
о ц е н к а н а п р я ж е н н о -д е ф о р м и р о в а н н о г о с о с т о я н и я (Н Д С ) у з л а и р а с ч е т р е
с у р с а е г о р а б о т ы с б о л е е п о л н ы м у ч е т о м р е а л ь н ы х у с л о в и й э к с п л у а т а ц и и .
О с н о в н ы е р е зу л ь т а т ы п е р в о й ч а с т и и с с л е д о в а н и й п р е д с т а в л е н ы н и ж е .
К о н с т р у к ц и я и р е ж и м ы н а г р у ж е н и я у з л а с в а р н о г о с о е д и н е н и я .
О б щ и й в и д о д н о й и з “г о р я ч и х ” в е т в е й п е р в о г о к о н т у р а а т о м н о й э н е р г е
т и ч е с к о й у с т а н о в к и с р е а к т о р о м В В Э Р - 1 0 0 0 , в к л ю ч а ю щ е й П Г , ч а с т ь г л а в
н о г о ц и р к у л я ц и о н н о г о т р у б о п р о в о д а (Г Ц Т ) и к о р п у с р е а к т о р а (К Р ) , п р и
в е д е н н а р и с . 1. Д л и н а г о р и з о н т а л ь н о г о у ч а с т к а “г о р я ч е й ” в е т в и т р у б о
п р о в о д а с о с т а в л я е т 1 0 м , в е р т и к а л ь н о г о ( с у ч е т о м г и б а ) - 1 ,5 м , р а с с т о я н и е
о т о с и т р у б о п р о в о д а н а в ы х о д е и з К Р д о е г о о п о р н о г о б у р т а - 3 м . У го л
м е ж д у п р о д о л ь н о й о с ь ю П Г и о с ь ю г о р и з о н т а л ь н о г о у ч а с т к а т р у б о п р о в о д а
р а в е н п р и м е р н о 56°.
Рис. 1. Схема “горячей” ветви первого контура реакторной установки (вид сверху и сбоку):
1 - ПГ; 2 - ГЦТ; 3 - КР, 4 - опорный бурт КР, 5 - патрубок ПГ. (Здесь и на рис. 2: А - место
инициирования разрушения.)
“Х о л о д н а я ” в е т в ь т р у б о п р о в о д а (н а р и с . 1 н е п о к а з а н а ) в к л ю ч а е т “х о
л о д н у ю ” ч а с т ь Г Ц Т и г л а в н ы й ц и р к у л я ц и о н н ы й н а с о с (Г Ц Н ), б о л е е п р о т я
ж е н н а я и и м е е т с л о ж н у ю к о н ф и г у р а ц и ю .
Н а р и с . 2 п о к а з а н а к о н с т р у к ц и я у з л а с в а р н о г о с о е д и н е н и я , н а и б о л е е
н а г р у ж е н н ы м н е с у щ и м э л е м е н т о м к о т о р о г о я в л я е т с я у т о н е н н а я ч а с т ь п а
т р у б к а П Г , в к л ю ч а я , с о б с т в е н н о , с в а р н о й ш о в . Э т а ч а с т ь п а т р у б к а в о с п р и
н и м а е т н а г р у з к и , д е й с т в у ю щ и е н а П Г с о с т о р о н ы Г Ц Т , в е с п р и с о е д и н е н н ы х
ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 5 143
Г. В. Степанов, В. В. Харченко, А. И. Бабуцкий и др.
к к о л л е к т о р у к о н с т р у к т и в н ы х э л е м е н т о в и т е п л о н о с и т е л я , а т а к ж е н а г р у зк и ,
в ы зв а н н ы е д а в л е н и е м в п е р в о м и в т о р о м к о н т у р а х П Г . У з е л с в а р н о г о с о
е д и н е н и я (п а т р у б о к П Г и к о л л е к т о р ) и з г о т о в л е н и з с т а л и 1 0 Г Н 2 М Ф А .
Рис. 2. Фрагмент узла сварного соединения: 1 - ГЦТ; 2, 4 - сварной шов; 3 - коллектор ПГ;
5 - “карман”; 6 - патрубок ПГ.
Х а р а к т е р н а я о с о б е н н о с т ь к о н с т р у к ц и и у з л а - н а л и ч и е т а к н а з ы в а е м о г о
“ к а р м а н а ” (к о л ь ц е в о й з а з о р м е ж д у к о л л е к т о р о м и п а т р у б к о м П Г , з а п о л н е н
н ы й т е п л о н о с и т е л е м в т о р о г о к о н т у р а ) . В п р о ц е с с е э к с п л у а т а ц и и П Г в “ к а р
м а н е ” н а к а п л и в а ю т с я п р о д у к т ы к о р р о з и и с у в е л и ч е н н о й к о н ц е н т р а ц и е й к о р
р о з и о н н о -а к т и в н ы х э л е м е н т о в , в ч а с т н о с т и м е д и . Д л я и х в ы в е д е н и я н е
с к о л ь к о р а з в с у т к и в ы п о л н я е т с я п р о д у в к а п о л о с т и “к а р м а н а ” в о д о й и з
в т о р о г о к о н т у р а . В р е зу л ь т а т е п е р и о д и ч е с к о й п р о д у в к и в о д о й , т е м п е р а т у р а
к о т о р о й н и ж е т е м п е р а т у р ы т е п л о н о с и т е л я в п е р в о м к о н т у р е и , с л е д о в а
т е л ь н о , н и ж е т е м п е р а т у р ы с т е н к и к о л л е к т о р а , в о з н и к а е т р е ж и м т е р м о ц и к л и -
р о в а н и я н а п о в е р х н о с т и “ к а р м а н а ” . В л и я н и е п о с л е д н е г о н а Н Д С б ы л о п р о
а н а л и з и р о в а н о в [3 ].
В п р о в е д е н н ы х р а н е е о ц е н к а х п р и н и м а л и , ч т о Н Д С р а с с м а т р и в а е м о г о
у з л а в о с н о в н о м о п р е д е л я е т с я н а г р у ж е н и е м П Г д а в л е н и е м т е п л о н о с и т е л я в
п е р в о м и в т о р о м к о н т у р а х . Н а г р у ж е н и е п р о и с х о д и т к ак п р и г и д р о и с п ы
т а н и я х (Г И ) , т а к и п р и н о р м а л ь н ы х у с л о в и я х э к с п л у а т а ц и и (Н У Э ) .
П р и Г И т р у б о п р о в о д ы п е р в о г о и в т о р о г о к о н т у р а и к о р п у с П Г н а г р у
ж а ю т с я д а в л е н и е м в ы ш е э к с п л у а т а ц и о н н о г о . В с л у ч а е Г И н а п л о т н о с т ь
д а в л е н и я т е п л о н о с и т е л я п о д н и м а ю т о д н о в р е м е н н о в п е р в о м к о н т у р е д о
Р 1 = 1 8 М П а , в о в т о р о м - д о р 2 = 8 М П а , а н а п р о ч н о с т ь - д о Р 1 = 2 5 М П а и
р 2 = 11 М П а . П о с л е п р о в е д е н и я Г И д а в л е н и е в п е р в о м и в т о р о м к о н т у р а х
с н и ж а ю т п р а к т и ч е с к и д о н ул я .
В с л у ч а е в ы х о д а э н е р г е т и ч е с к о й у с т а н о в к и н а н о р м а л ь н ы е у с л о в и я
э к с п л у а т а ц и и д а в л е н и е т е п л о н о с и т е л я в п е р в о м и в т о р о м к о н т у р а х о д н о
в р е м е н н о п о д н и м а ю т д о у р о в н я Р 1 = 1 6 М П а и р 2 = 6 М П а и п о д д е р ж и в а ю т
в т е ч е н и е в с е г о в р е м е н и э к с п л у а т а ц и и в п л о т ь д о п л а н о в о й (в н е п л а н о в о й )
о с т а н о в к и . П р и в ы х о д е и з р е ж и м а э к с п л у а т а ц и и (н а с т а д и и р а с х о л а ж и в а н и я
и с н и ж е н и я д а в л е н и я п е р е д п о л н о й о с т а н о в к о й ) п р о в о д и т с я и с п ы т а н и е
Г Ц Н , в э т о м с л у ч а е д а в л е н и е т е п л о н о с и т е л я в п е р в о м и в т о р о м к о н т у р а х
о д н о в р е м е н н о п о д н и м а ю т д о Р 1 = 1 6 М П а и р 2 = 6 М П а , п о с л е ч е г о с н и
ж а ю т д о м и н и м у м а .
144 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 5
Оценка напряженно-деформированного состояния
Н е о б х о д и м о с т ь , ц е л и и р е г л а м е н т п р о в е д е н и я п е р е ч и с л е н н ы х и с п ы
т а н и й о п р е д е л е н ы с о о т в е т с т в у ю щ е й т е х н и ч е с к о й д о к у м е н т а ц и е й , и в д а н
н о й р а б о т е н е а н а л и з и р у ю т с я .
Н а р и с . 3 п о к а з а н х а р а к т е р и з м е н е н и я д а в л е н и я и т е м п е р а т у р ы в “г о р я
ч е й ” в е т в и п е р в о г о к о н т у р а т е п л о н о с и т е л я э н е р г е т и ч е с к о й у с т а н о в к и п р и
Г И и в ы х о д е н а р е ж и м Н У Э . Н а с х е м е п р е д с т а в л е н в а р и а н т Г И н а п л о т
н о с т ь , в к л ю ч а ю щ и й о д н о к р а т н ы й п о д ъ е м и с н и ж е н и е д а в л е н и я . П р и р е
а л ь н о й э к с п л у а т а ц и и а т о м н ы х э н е р г е т и ч е с к и х у с т а н о в о к с р е а к т о р о м
В В Э Р - 1 0 0 0 г и д р о и с п ы т а н и я м о г у т с о с т о я т ь и з н е с к о л ь к и х п о д ъ е м о в и с н и
ж е н и й д а в л е н и я , п р а к т и к у е т с я т а к ж е п о с л е д о в а т е л ь н о е и х п р о в е д е н и е н а
п р о ч н о с т ь и п л о т н о с т ь .
р, МПа
Рис. 3. Схема изменения давления и температуры в “горячей” ветви контура теплоносителя
реактора при ГИ и выходе на режим НУЭ.
В ы ш е у к а з ы в а л о с ь , ч т о т р а д и ц и о н н о Н Д С д а н н о г о у з л а р а с с ч и т ы в а ю т ,
п р и н и м а я д а в л е н и е в п е р в о м и в т о р о м к о н т у р а х П Г в к а ч е с т в е д о м и н и
р у ю щ е г о ф а к т о р а н а г р у ж е н и я . О д н а к о д е т а л ь н ы й а н а л и з п о в е д е н и я р а с с м а т
р и в а е м о й к о н с т р у к ц и и п р и р а з о г р е в е и р а с х о л а ж и в а н и и п о к а з а л н а л и ч и е
д о п о л н и т е л ь н о г о с у щ е с т в е н н о г о ф а к т о р а н а г р у ж е н и я у з л а , с в я з а н н о г о с
т е р м и ч е с к и м р а с ш и р е н и е м е е э л е м е н т о в .
Т е р м о с и л о в о е н а г р у ж е н и е у з л а с в а р н о г о с о е д и н е н и я . К о н с т р у к ц и я и
к о м п о н о в к а о с н о в н о г о о б о р у д о в а н и я и т р у б о п р о в о д о в э н е р г е т и ч е с к о й у с т а
н о в к и с р е а к т о р о м В В Э Р - 1 0 0 0 в ы п о л н е н ы т а к и м о б р а з о м , ч т о б ы м а к с и
м а л ь н о к о м п е н с и р о в а т ь п е р е м е щ е н и я е е э л е м е н т о в в с л е д с т в и е т е р м и ч е с к о г о
р а с ш и р е н и я . Т а к , П Г у с т а н о в л е н н а к а т к о в ы х о п о р а х и м о ж е т п е р е м е щ а т ь с я
в г о р и з о н т а л ь н о й п л о с к о с т и п о д д е й с т в и е м у с и л и й , в ы зв а н н ы х т е р м и ч е с к и м
р а с ш и р е н и е м ( с у ж е н и е м ) к о р п у с а р е а к т о р а и у д л и н е н и е м (у к о р о ч е н и е м )
г о р и з о н т а л ь н ы х у ч а с т к о в Г Ц Т п р и р а з о г р е в е (р а с х о л а ж и в а н и и ) э н е р г е т и
ч е с к о й у с т а н о в к и .
В м е с т е с т е м к о н с т р у к ц и я о п о р н е п р е д у с м а т р и в а е т в о з м о ж н о с т и у г л о
в ы х п е р е м е щ е н и й П Г о т н о с и т е л ь н о е г о п р о д о л ь н о й о с и , ч т о п р и р а з о г р е в е
э н е р г е т и ч е с к о й у с т а н о в к и п р и в о д и т к п о я в л е н и ю в у з л е с в а р н о г о с о е д и
н е н и я “ г о р я ч е г о ” к о л л е к т о р а с п а т р у б к о м П Г и з г и б а ю щ е г о м о м е н т а (в о з н и
к а ю щ е е п р и э т о м о с е в о е у с и л и е с ж а т и я о к а з ы в а е т н е с у щ е с т в е н н о е в л и я н и е
н а Н Д С у з л а и в д а л ь н е й ш е м н е р а с с м а т р и в а е т с я ) .
ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 5 145
Г. В. Степанов, В. В. Харченко, А. И. Бабуцкий и др.
Н а р и с . 4 п о к а з а н а у п р о щ е н н а я с х е м а Г Ц Т , и с п о л ь з у е м а я п р и р а с ч е т е
и з г и б а ю щ е г о м о м е н т а . Т е р м и ч е с к и е у д л и н е н и я в е р т и к а л ь н о г о у ч а с т к а Г Ц Т
А Ь и у ч а с т к а к о р п у с а р е а к т о р а м е ж д у о с ь ю “г о р я ч е й ” в е т в и Г Ц Т и о п о р н ы м
б у р т о м к о р п у с а А Н п р и п о в ы ш е н и и т е м п е р а т у р ы н а в е л и ч и н у А Т = 3 0 0 оС
(и з м е н е н и е т е м п е р а т у р ы о т к о м н а т н о й д о р а б о ч е й ) в ы зы в а ю т и з г и б г о р и
з о н т а л ь н о г о у ч а с т к а т р у б о п р о в о д а . П о в о р о т в е р т и к а л ь н о г о у ч а с т к а Г Ц Т в
п л о с к о с т и е г о с о е д и н е н и я с п а т р у б к о м П Г н е в о з м о ж е н , т а к к ак П Г н е м о ж е т
в р а щ а т ь с я о т н о с и т е л ь н о с в о е й п р о д о л ь н о й о с и , в с л е д с т в и е ч е г о в у з л е
с в а р н о г о с о е д и н е н и я в о з н и к а е т и з г и б а ю щ и й м о м е н т М .
Рис. 4. Схема “горячей” ветви ГЦТ, используемая для расчета изгибающего момента в узле
сварного соединения коллектора с патрубком ПГ, вызванного ее термическим расширением.
(А - узел соединения коллектора с патрубком ПГ, В - узел соединения ГЦТ с патрубком
корпуса реактора.)
С у м м а р н о е т е м п е р а т у р н о е у д л и н е н и е у ч а с т к о в Г Ц Т и к о р п у с а р е а к т о р а
б у д е т / = а ср А Т ( Ь + Н ) = 1 , 2 5 - 1 0 _ 5 - 3 0 0 - 4 5 0 0 = 1 6 ,8 м м ( а ср - с р е д н и й
т е м п е р а т у р н ы й к о э ф ф и ц и е н т л и н е й н о г о р а с ш и р е н и я м е т а л л а ) . Д о п о л н и
т е л ь н ы е у д л и н е н и я в е р т и к а л ь н о г о у ч а с т к а Г Ц Т и к о р п у с а р е а к т о р а в о з н и
к а ю т в р е з у л ь т а т е д е й с т в и я д а в л е н и я в п е р в о м к о н т у р е , о д н а к о в в и д у и х
м а л о с т и о н и в п р и в о д и м ы х р а с ч е т а х н е у ч и т ы в а л и с ь (н а п р и м е р , п р и Г И н а
п р о ч н о с т ь д а в л е н и е м 2 5 М П а у д л и н е н и е в е р т и к а л ь н о г о у ч а с т к а Г Ц Т р а в н о
0 ,1 м м ).
И с к о м ы й и з г и б а ю щ и й м о м е н т п о р е зу л ь т а т а м р а с ч е т о в м е т о д а м и с о
п р о т и в л е н и я м а т е р и а л о в [4 ] д л я с т а т и ч е с к и н е о п р е д е л и м о й с и с т е м ы (р и с . 4 )
с о с т а в л я е т
Е І
М = т т ^ | = 2 - 7 М Н ' “ ■
Ь Ч 6 + 3 Ь ,
г д е Е - м о д у л ь у п р у г о с т и ; I - о с е в о й м о м е н т и н е р ц и и с е ч е н и я т р у б ы Г Ц Т ;
Ь - д л и н а г о р и з о н т а л ь н о г о у ч а с т к а Г Ц Т (р и с . 4 ) .
146 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 5
Оценка напряженно-деформированного состояния
С ц е л ь ю п о л у ч е н и я у т о ч н е н н о й о ц е н к и и з г и б а ю щ е г о м о м е н т а в у з л е
с в а р н о г о с о е д и н е н и я в ы п о л н е н о ч и с л е н н о е м о д е л и р о в а н и е п о в е д е н и я п о л
н о й п е т л и п е р в о г о к о н т у р а р е а к т о р а , в к л ю ч а я в с е е е э л е м е н т ы (к о р п у с
р е а к т о р а , “г о р я ч у ю ” и “х о л о д н у ю ” в е т в ь Г Ц Т , Г Ц Н , к о р п у с П Г , к о л л ек т о р ы ,
о п о р ы - р и с . 5 ) , с у ч е т о м н а г р у ж е н и я д а в л е н и е м и т е м п е р а т у р ы . П р и э т о м
и с п о л ь з о в а н с п е ц и а л и з и р о в а н н ы й в ы ч и с л и т е л ь н ы й к о м п л е к с д л я р а с ч е т о в
т р у б о п р о в о д о в с л о ж н о й п р о с т р а н с т в е н н о й к о н ф и г у р а ц и и , б а з и р у ю щ и й с я н а
м е т о д е н а ч а л ь н ы х п а р а м е т р о в . П о д р о б н о е о п и с а н и е и м е т о д и к а р а с ч е т о в с
п о м о щ ь ю э т о г о к о м п л е к с а , а т а к ж е у с л о в и я , п о к о т о р ы м о п р е д е л я ю т с я
н а ч а л ь н ы е п а р а м е т р ы , п р и в е д е н ы в [5 ].
Рис. 5. Полная модель петли первого контура реактора: 1 - ПГ; 2, 4, 9 - опоры; 3 - ГЦН; 5 -
“холодная” ветвь ГЦТ; 6 - “горячая” ветвь ГЦТ; 7 - корпус реактора; 8 - узел приварки
коллектора к патрубку ПГ.
О с о б е н н о с т ь д а н н о г о в ы ч и с л и т е л ь н о г о к о м п л е к с а с о с т о и т в в о з м о ж
н о с т и у ч е т а у в е л и ч е н и я п о д а т л и в о с т и г и б о в в с л е д с т в и е о в а л и з а ц и и с е ч е н и я
п о д д е й с т в и е м в н е ш н и х и з г и б а ю щ и х м о м е н т о в и в н у т р е н н е г о д а в л е н и я , ч то
п о з в о л я е т п о в ы с и т ь т о ч н о с т ь п о л у ч а е м о г о р е ш е н и я . Д л я в ы п о л н е н и я м о д е
л и р о в а н и я н е о б х о д и м о зн а т ь г е о м е т р и ю п е т л и п е р в о г о к о н т у р а р е а к т о р а ,
с в о й с т в а м а т е р и а л о в с о с т а в л я ю щ и х е е э л е м е н т о в , а т а к ж е д е й с т в у ю щ и е
н а г р у з к и (д а в л е н и е , в е с , и з м е н е н и е т е м п е р а т у р ы о т к о м н а т н о й д о р а б о ч е й -
А Т ) и у с л о в и я за к р е п л е н и я э л е м е н т о в п е т л и (в д а н н ы х р а с ч е т а х о п о р ы
о г р а н и ч и в а ю т п е р е м е щ е н и я э л е м е н т о в к о н с т р у к ц и и в в е р т и к а л ь н о м н а п р а в
л е н и и ) . Р е зу л ь т а т ы р а с ч е т о в п р и в е д е н ы в т а б л и ц е .
П о л у ч е н н ы е у т о ч н е н н ы е д а н н ы е о в е л и ч и н е и з г и б а ю щ е г о м о м е н т а в
у з л е с в а р н о г о с о е д и н е н и я в п л о с к о с т и г и б а “г о р я ч е й ” в е т в и Г Ц Т и с п о л ь
з о в а л и с ь п р и р а с ч е т е Н Д С у зл а .
ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 5 147
Г. В. Степанов, В. В. Харченко, А. И. Бабуцкий и др.
Результаты расчета изгибающего момента в узле сварного соединения
Режим Давление
А/Р2> МПа
Изменение температуры AT, °C
М К
^
мв “горячей”
ветви ГЦТ
в “холодной”
ветви ГЦТ
НУЭ 16/6 300 260 2,279
ГИ на прочность 25/11 110 110 1,082
ГИ на плотность 18/8 110 110 0,977
Испытания ГЦН 16/6 90 90 0,827
Р а с ч е т Н Д С у з л а с в а р н о г о с о е д и н е н и я . О п р е д е л е н и е Н Д С д а н н о г о
у з л а о с н о в а н о н а п о л о ж е н и я х л и н е й н о й т е о р и и у п р у г о с т и и т е о р и и м а л ы х
у п р у г о п л а с т и ч е с к и х д е ф о р м а ц и й д л я т р е х м е р н ы х и з о т р о п н ы х и к у с о ч н о
н е о д н о р о д н ы х т е л . Р е ш е н и е к р а е в ы х за д а ч , б а з и р у ю щ и х с я н а э т и х т е о р и я х ,
о с у щ е с т в л я е т с я м е т о д о м к о н е ч н ы х э л е м е н т о в (М К Э ) . Р е а л и з а ц и я т р е х м е р
н о г о к о н е ч н о э л е м е н т н о г о м о д е л и р о в а н и я н а П Э В М б ы л а в ы п о л н е н а н а б а з е
с м е ш а н н ы х в а р и а ц и о н н ы х п о с т а н о в о к в п р о г р а м м н о м о б е с п е ч е н и и S P A C E ,
а в т о м а т и з и р у ю щ е м с о в р е м е н н у ю т е х н о л о г и ю п р о в е д е н и я в ы ч и с л и т е л ь н о г о
э к с п е р и м е н т а [6 ].
Рис. 6. Геометрическая модель ПГ с “горячим” коллектором (1/2 часть).
Г е о м е т р и ч е с к у ю м о д е л ь П Г в ы б и р а л и и з у с л о в и й о б е с п е ч е н и я н а и
б о л е е п о л н о г о у ч е т а в н е ш н и х с и л о в ы х в о з д е й с т в и й о т о б о л о ч к и к о р п у с а
П Г и в л и я н и я “ г о р я ч е г о ” и “х о л о д н о г о ” к о л л е к т о р о в н а у з е л с в а р н о г о
с о е д и н е н и я . П о л а г а л и , ч т о н а г р у з к и о т в е с а в н у т р е н н е г о о б о р у д о в а н и я П Г
н е з н а ч и т е л ь н ы и и м и м о ж н о п р е н е б р е ч ь . Н и ж е п р и в е д е н ы р е зу л ь т а т ы р а с ч е
т о в д л я г е о м е т р и ч е с к о й м о д е л и П Г т о л ь к о с “г о р я ч и м ” к о л л е к т о р о м (р и с . 6 ) .
148 ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2003, № 5
Оценка напряженно-деформированного состояния
Р а с ч е т с и с п о л ь з о в а н и е м м о д е л и с д в у м я к о л л е к т о р а м и б ы л в ы п о л н е н д л я
о ц е н к и в з а и м н о г о в л и я н и я у з л о в с в а р н о г о с о е д и н е н и я “ г о р я ч е г о ” и
“ х о л о д н о г о ” к о л л е к т о р о в п р и д е й с т в и и д а в л е н и я в к о л л е к т о р а х и к о р п у с е
П Г. У с т а н о в л е н о , ч т о т а к о е в л и я н и е п р а к т и ч е с к и о т с у т с т в у е т (р а з л и ч и е в
р а с ч е т а х д л я м о д е л и с о д н и м и д в у м я к о л л е к т о р а м и н е п р е в ы ш а е т 2 % ).
В к а ч е с т в е в н е ш н и х в о з д е й с т в и й н а у з е л с о е д и н е н и я р а с с м а т р и в а л и с ь
и з г и б а ю щ и й м о м е н т , п р и л о ж е н н ы й к н и ж н е м у т о р ц у к о л л е к т о р а (р и с . 6 ) , и
д а в л е н и е т е п л о н о с и т е л е й в к о л л е к т о р е и П Г , к о т о р о е п р и н и м а л о с ь в
с о о т в е т с т в и и с р е ж и м а м и и с п ы т а н и й л и б о Н У Э .
П р о в е р к у р а с ч е т н ы х с х е м о с у щ е с т в л я л и п у т е м о п р е д е л е н и я Н Д С п р и
з а д а н и и р а в н о м е р н о г о н а г р е в а (Т = 3 0 0 ° С ) п о в с е м о б л а с т я м р а с с м а т р и в а
е м ы х м о д е л е й . Р а с ч е т ы п о к а з а л и , ч т о л и ш н и х с в я з е й м о д е л и н е с о д е р ж а т .
Н а п р я ж е н н о - д е ф о р м и р о в а н н о е с о с т о я н и е у з л а о п р е д е л я л и д л я э к с п л у
а т а ц и о н н о г о р е ж и м а и р е ж и м о в и с п ы т а н и й - Г И н а п р о ч н о с т ь и п л о т н о с т ь ,
а т а к ж е и с п ы т а н и й Г Ц Н (т а б л и ц а ) . Р а с ч е т ы в ы п о л н я л и в л и н е й н о й п о с т а
н о в к е , т .е . о п р е д е л я л и у с л о в н ы е у п р у г и е п е р е м е щ е н и я , д е ф о р м а ц и и и н а
п р я ж е н и я , а Н Д С э л е м е н т а к о н с т р у к ц и и п о л у ч а л и с у м м и р о в а н и е м р е з у л ь
т а т о в м о д е л и р о в а н и я о т о т д е л ь н ы х н а г р у зо к .
Р е зу л ь т а т ы р а с ч е т о в и л л ю с т р и р у ю т р и с . 7 - 1 0 . Н а р и с . 7 п р е д с т а в л е н ы
д а н н ы е о Н Д С в о б л а с т и “к а р м а н а ” в с л у ч а е д е й с т в и я д а в л е н и я т е п л о
н о с и т е л я в п е р в о м и в т о р о м к о н т у р а х э н е р г е т и ч е с к о й у с т а н о в к и п р и Г И и
Н У Э б е з у ч е т а и з г и б а ю щ е г о м о м е н т а , н а р и с . 8 - а н а л о г и ч н ы е р е зу л ь т а т ы ,
п о л у ч е н н ы е в с л у ч а е д е й с т в и я и з г и б а ю щ и х м о м е н т о в , с о о т в е т с т в у ю щ и х
д в у м р е ж и м а м - Н У Э и Г И н а п р о ч н о с т ь (д а н н ы е д л я д р у г и х в и д о в
и с п ы т а н и й м а л о о т л и ч а ю т с я о т п р и в е д е н н ы х и н а р и с у н к е н е п о к а за н ы ).
Р а с п р е д е л е н и е н а п р я ж е н и й в о б л а с т и “ к а р м а н а ” п р и с о в м е с т н о м д е й с т
в и и д а в л е н и я т е п л о н о с и т е л я в п е р в о м и в т о р о м к о н т у р а х П Г и с о о т в е т с т
в у ю щ и х и з г и б а ю щ и х м о м е н т о в и л л ю с т р и р у е т р и с . 9.
О ъ * МПа
0 , 0 0 1 , £ б £ , Е 1 3 , 7 7 £ , □ £ б , £ 8
Рис. 7. Распределение по окружности патрубка ПГ напряжений а2, действующих на стенке
“кармана” на высоте 20 мм от его дна, вызванное давлением в первом и втором контурах ПГ:
+ - р = 16 МПа, Р2 = 6 МПа; X - р = 18 МПа, Р2 = 8 МПа; О - р = 25 МПа, Р2 = 11 МПа.
ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, N 5 149
Г. В. Степанов, В. В. Харченко, А. И. Бабуцкий и др.
Рис. 8. Распределение по окружности патрубка ПГ напряжений аг, действующих на стенке
“кармана” на высоте 20 мм от его дна, вызванное изгибающим моментом: + - М = 2,279
МН-м; X - М = 1,082 МН-м.
Рис. 9. Распределение по окружности патрубка ПГ напряжений а2, действующих на стенке
“кармана” на высоте 20 мм от дна, вызванное совместным действием давления и изги
бающего момента: + - р = 16 МПа, Р2 = 6 МПа, М = 2,279 МН-м; X - р = 25 МПа,
р2 = 11 МПа, М = 1,082 МН-м; О - р = 18 МПа, р2 = 8 МПа, М = 0,977 МН-м; • -
Р1 = 16 МПа, р2 = 6 МПа, М = 0,827 МН-м.
С у ч е т о м д е й с т в и я и з г и б а ю щ и х м о м е н т о в м а к с и м у м ы н а п р я ж е н и й как
п о в е л и ч и н е , т а к и п о р а с п о л о ж е н и ю н е с к о л ь к о и з м е н я ю т с я , ч т о о с о б е н н о
в и д н о д л я р е ж и м о в Н У Э .
И з р а с ч е т о в с л е д у е т , ч т о н а и б о л ь ш е е н е б л а г о п р и я т н о е в л и я н и е н а Н Д С
у з л а о к а з ы в а е т д а в л е н и е в о в т о р о м к о н т у р е (в к о р п у с е П Г ) , в ы зы в а ю щ е е
р а с т я г и в а ю щ и е н а п р я ж е н и я в о б л а с т и “ к а р м а н а ” . Д а в л е н и е в п е р в о м к о н
т у р е с н и ж а е т у р о в е н ь м а к с и м а л ь н ы х р а с т я г и в а ю щ и х н а п р я ж е н и й н а п о в е р х
н о с т и “к а р м а н а ” , в о з н и к а ю щ и х и з - з а д а в л е н и я в о в т о р о м к о н т у р е .
150 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 5
Оценка напряженно-деформированного состояния
С о г л а с н о р е зу л ь т а т а м р а с ч е т о в (р и с . 1 0 ) , м а к с и м а л ь н ы й у р о в е н ь н а п р я
ж е н и й в о б л а с т и “к а р м а н а ” о т м е ч а е т с я н и ж е л и н и и с о п р я ж е н и я г а л т е л и с
в н у т р е н н е й ц и л и н д р и ч е с к о й п о в е р х н о с т ь ю п а т р у б к а П Г , ч т о с о о т в е т с т в у е т
м е с т у ф а к т и ч е с к о г о р а з р у ш е н и я (р и с . 2 ) .
г МПэ
4 9 0 , 4 6
4 0 0 , 7 4
3 1 1 , 0 1
2£1,гЭ
1 3 1 , £ 6
4 1 , 3 4
0 , 0 0 £ £ , 2 6 £ £ , £ 3 7 8 , 7 9 1 0 £ , О б 1 3 1 , 3 2
Рис. 10. Распределение напряжений 01 — а3 на стенке “кармана” в области галтельного пере
хода, вызванное совместным действием давления и изгибающего момента: + - л = 16 МПа,
Р2 = 6 МПа, М = 2,279 МН-м, угол 4,10 рад; X - р = 25 МПа, Р2 = 11 МПа, М = 1,082
МН-м, угол 4,32 рад; О - р = 18 МПа, Р2 = 8 МПа, М = 0,977 МН-м, угол 4,32 рад; • -
Р = 16 МПа, Р2 = 6 МПа, М = 0,827 МН-м, угол 4,32 рад.
Н а р и с . 11 п р и в е д е н о с о п о с т а в л е н и е ч и с л е н н ы х р а с ч е т о в с р е з у л ь т а
т а м и н а т у р н ы х и з м е р е н и й Н Д С н а р у ж н о й п о в е р х н о с т и у з л а в о б л а с т и
с в а р н о г о ш в а д л я э к с п л у а т а ц и о н н о г о р е ж и м а .
і МПз
- 1 £ , 9 1 ‘
- 3 3 , 3 4
- 5 0 , 7 7
- 6 3 , 2 1
- 8 5 , 6 4
- 1 0 3 , 0 7
\
■ \ / /■
\
■
1\ -
1 /
Ф, р а д
0 , 0 0 1 , 2 6 2 , £ 1 3 , 7 7 £ , 0 2 6 , 2 8
Рис. 11. Распределение по окружности патрубка ПГ напряжений а2, действующих на его
наружной поверхности в области установки датчиков деформации, вызванное совместным
действием давления и изгибающего момента (р = 16 МПа, Р2 = 6 МПа, М = 2,279 МН-м):
+ - численные расчеты; ■ - данные натурной тензометрии.
Ї88И 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 5 151
Г. В. Степанов, В. В. Харченко, А. И. Бабуцкий и др.
И з м е р е н и я в ы п о л н я л и с ь с п о м о щ ь ю м н о г о к а н а л ь н о й с и с т е м ы н а т у р н о й
т е н з о - и т е р м о м е т р и и э л е м е н т о в к о н с т р у к ц и й [7 ] . Р е г и с т р и р у ю щ а я с и с т е м а ,
с о з д а н н а я н а с о в р е м е н н о й э л е м е н т н о й б а з е , о б е с п е ч и в а л а н е п р е р ы в н о е
и з м е р е н и е , н а к о п л е н и е и х р а н е н и е р е зу л ь т а т о в . С и с т е м а и с п о л ь з о в а л а с ь д л я
р е г и с т р а ц и и у п р у г и х д е ф о р м а ц и й и т е м п е р а т у р ы у з л а с в а р н о г о с о е д и н е н и я
“ г о р я ч е г о ” к о л л е к т о р а с п а т р у б к о м п а р о г е н е р а т о р а П Г В - 1 0 0 0 в т е ч е н и е д л и
т е л ь н о г о п е р и о д а в р е м е н и м е ж д у п л а н о в о -п р е д у п р е д и т е л ь н ы м и р е м о н т а м и .
П р о в е д е н н о е с о п о с т а в л е н и е ч и с л е н н ы х р а с ч е т о в Н Д С и н а т у р н ы х и з м е р е н и й
с в и д е т е л ь с т в у е т о б и х у д о в л е т в о р и т е л ь н о м с о о т в е т с т в и и . Э т о п о з в о л я е т
у т в е р ж д а т ь , ч т о ч и с л е н н о е м о д е л и р о в а н и е я в л я е т с я д о с т о в е р н ы м ..
З а к л ю ч е н и е . С и с п о л ь з о в а н и е м с о в р е м е н н ы х м е т о д о в ч и с л е н н ы х р а с
ч е т о в э л е м е н т о в к о н с т р у к ц и й н а п р о ч н о с т ь и о б о р у д о в а н и я д л я н а т у р н о й
т е н з о м е т р и и у т о ч н е н о Н Д С у з л а с в а р н о г о с о е д и н е н и я “г о р я ч е г о ” к о л л е к т о р а
с п а т р у б к о м п а р о г е н е р а т о р а П Г В - 1 0 0 0 . О п р е д е л я ю щ е е в л и я н и е н а Н Д С у з л а
о к а з ы в а ю т н а г р у ж е н и е д а в л е н и е м т е п л о н о с и т е л я в п е р в о м и в т о р о м к о н
т у р а х П Г , а т а к ж е и з г и б а ю щ и й м о м е н т , в ы зв а н н ы й т е р м и ч е с к и м н е к о м
п е н с и р о в а н н ы м р а с ш и р е н и е м э л е м е н т о в п е т л и п е р в о г о к о н т у р а э н е р г е т и
ч е с к о й у с т а н о в к и и п о в ы ш а ю щ и й у р о в е н ь м а к с и м а л ь н ы х р а с т я г и в а ю щ и х
н а п р я ж е н и й н а п о в е р х н о с т и “ к а р м а н а ” .
Р а с ч е т н ы е з н а ч е н и я н а п р я ж е н и й н а н а р у ж н о й п о в е р х н о с т и у з л а ( р а с
п р е д е л е н и е о с е в о г о н а п р я ж е н и я п о о к р у ж н о с т и н а у р о в н е с в а р о ч н о г о ш в а )
у д о в л е т в о р и т е л ь н о с о г л а с у ю т с я с д а н н ы м и н а т у р н ы х и з м е р е н и й , ч т о п о д
т в е р ж д а е т п р а в и л ь н о с т ь в ы б о р а р а с ч е т н ы х с х е м и д о с т о в е р н о с т ь п о л у ч а
е м ы х р е зу л ь т а т о в ч и с л е н н о г о м о д е л и р о в а н и я .
М а к с и м а л ь н ы й у р о в е н ь р а с т я г и в а ю щ и х н а п р я ж е н и й н а б л ю д а е т с я н а
п о в е р х н о с т и “к а р м а н а ” в л о к а л ь н о й о б л а с т и н и ж е л и н и и с о п р я ж е н и я г а л
т е л и с в н у т р е н н е й ц и л и н д р и ч е с к о й п о в е р х н о с т ь ю п а т р у б к а П Г с р а с т я
н у т о й с т о р о н ы г и б а т р у б о п р о в о д а п е р в о г о к о н т у р а , ч т о с о о т в е т с т в у е т м е с т у
ф а к т и ч е с к о г о р а з р у ш е н и я н а в с е х п о в р е ж д е н н ы х ПГ.
П р и Г И н а п р о ч н о с т ь и п л о т н о с т ь , а т а к ж е п р и н о р м а л ь н ы х у с л о в и я х
э к с п л у а т а ц и и м а к с и м а л ь н ы е р а с т я г и в а ю щ и е н а п р я ж е н и я п р е в ы ш а ю т п р е д е л
т е к у ч е с т и , ч т о с у ч е т о м к о н ц е н т р а ц и и н а п р я ж е н и й у д е ф е к т о в о т м е х а н и
ч е с к о й о б р а б о т к и и с в а р к и п р и в о д и т к п л а с т и ч е с к о й д е ф о р м а ц и и , н а к о п л е
н и е к о т о р о й п р и п о в т о р н ы х ц и к л а х н а г р у ж е н и я с н и ж а е т р е с у р с п л а с т и ч
н о с т и м е т а л л а , в ы зы в а я з а р о ж д е н и е т р е щ и н .
Р е з ю м е
Н а в е д е н о м е т о д и к у т а о с н о в н і р е з у л ь т а т и у т о ч н е н о ї о ц ін к и н а п р у ж е н о -
д е ф о р м о в а н о г о с т а н у в у з л а з в а р н о г о з ’є д н а н н я “г а р я ч о г о ” к о л е к т о р а з к о р
п у с о м п а р о г е н е р а т о р а р е а к т о р а В В Е Р - 1 0 0 0 А Е С з а б іл ь ш п о в н о г о у р а х у
в а н н я у м о в н а в а н т а ж е н н я п р и е к с п л у а т а ц ії . В р а х о в а н о н а п р у ж е н н я , щ о
в и н и к а ю т ь в н а с л ід о к н е к о м п е н с о в а н о г о т е р м іч н о г о р о з ш и р е н н я е л е м е н т ів
е н е р г е т и ч н о ї у с т а н о в к и . З а р е з у л ь т а т а м и р о з р а х у н к ів м е т о д о м с к ін ч е н н и х
е л е м е н т ів із в и к о р и с т а н н я м т р и в и м ір н о ї м о д е л і р ів е н ь л о к а л ь н и х н а п р у
ж е н ь у в у з л і п е р е в и щ у є г р а н и ц ю т е к у ч о с т і м е т а л у . Р о з р а х у н к о в і н а п р у ж е н -
152 ТХОТ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, N 5
Оценка напряженно-деформированного состояния
н я н а з о в н іш н ій п о в е р х н і п а т р у б к а з а д о в іл ь н о у з г о д ж у ю т ь с я з р е з у л ь т а т а м и
н а т у р н о ї т е н з о м е т р ії .
1. Н о р м ы р а с ч е т а н а п р о ч н о с т ь о б о р у д о в а н и я и т р у б о п р о в о д о в а т о м н ы х
э н е р г е т и ч е с к и х у с т а н о в о к ( П Н А Э Г - 7 - 0 0 2 - 8 6 ) . - М .: Э н е р г о а т о м и з д а т ,
1 9 8 9 . - 5 2 5 с.
2 . З у б ч е н к о А . С ., Р а з ы г р а е в Н . П ., Х а р и н а И . Л . и д р . Р е зу л ь т а т ы
и с с л е д о в а н и й х а р а к т е р а э к с п л у а т а ц и о н н ы х п о в р е ж д е н и й м е т а л л а в з о
н а х с в а р н ы х у з л о в к о л л е к т о р о в с п а т р у б к а м и Д у 1 2 0 0 п а р о г е н е р а т о р о в
П Г В - 1 0 0 0 : Т р . V I I М е ж д у н а р . к о н ф . “М а т е р и а л о в е д ч е с к и е п р о б л е м ы
п р и п р о е к т и р о в а н и и , и з г о т о в л е н и и и э к с п л у а т а ц и и о б о р у д о в а н и я А Э С ” .
- С П б ., 2 0 0 2 . - 2 2 5 с.
3 . С т е п а н о в Г . В . , Х а р ч е н к о В . В ., Б а б у ц к и й А . И . и д р . О ц е н к а т е р м о
ц и к л и ч е с к о г о н а г р у ж е н и я в у з л е п р и в а р к и “г о р я ч е г о ” к о л л е к т о р а к
п а т р у б к у п а р о г е н е р а т о р а П Г В - 1 0 0 0 / / П р о б л . п р о ч н о с т и . - 2 0 0 2 . - № 1.
- С . 1 4 6 - 1 4 8 .
4 . С о п р о т и в л е н и е м а т е р и а л о в / П о д р е д . Г . С . П и с а р е н к о . - К и е в : В и щ а
ш к ., 1 9 8 6 . - 7 7 5 с.
5 . О р ы н я к И . В . , Т о р о п В . М ., Р о м а щ е н к о В . А ., Ж у р а х о в с к и й В . Н , Р а с ч е т
п р о с т р а н с т в е н н о г о р а з в е т в л е н н о г о т р у б о п р о в о д а в п р о г р а м м н о м к о м п
л е к с е о ц е н к и п р о ч н о с т и о б о р у д о в а н и я А Э С / / П р о б л . п р о ч н о с т и . -
1 9 9 8 . - № 2 . - С . 8 7 - 1 0 0 .
6 . П р о г р а м н е з а б е з п е ч е н н я “Т р и в и м ір н е с к ін ч е н н о е л е м е н т н е м о д е л ю в а н н я
т е п л о в о г о і т е р м о н а п р у ж е н о г о с т а н у е л е м е н т ів м а ш и н о б у д ів н и х к о н с т
р у к ц ій ( S P A C E ) ” / / С и с т е м а с е р т и ф ік а ц ії У к р . С Е П Р О . - С е р т и ф ік а т
в ід п о в ід н о с т і № U A 1 .0 1 7 .0 0 8 4 2 6 1 - 0 2 . - 2 0 0 2 .
7 . Р о м а н о в С. В . , С т е п а н о в Г . В . , Х а р ч е н к о В . В . и д р . М н о г о к а н а л ь н а я
с и с т е м а т е н з о - и т е р м о м е т р и и э л е м е н т о в к о н с т р у к ц и й / / П р о б л . п р о ч
н о с т и . - 2 0 0 3 . - № 4 . - С . 1 4 3 - 1 4 7 .
Поступила 27. 02. 2003
ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2003, № 5 153
|