基于GB151方法验算立式蒸汽发生器管板厚度

张敏杰+何震+田宇+郭兴坤

【摘 要】在压水堆核电厂立式蒸汽发生器设计中，强度计算是确定各部分基本尺寸的重要依据。其中，管板作为一二次侧的压力边界，同时本身有数量众多的开孔，厚度取值尤为重要。本文在压水堆核电厂蒸汽发生器设计中常用的管板计算方法基础上，采用国家标准GB151《管壳式换热器》进行验算。结果表明，国家标准GB151的验算精度良好，可以作为管板强度计算常用方法的有效补充。

【关键词】压水堆；立式蒸汽发生器；管板；厚度验算

0 概况

压水堆核电厂常用的立式蒸汽发生器是反应堆冷却剂系统的主要设备之一。基本功能是将反应堆所产生的热量传递给SG二次侧工作介质水，产生饱和蒸汽，送汽轮发电机发电；将带放射性的一回路系统工作介质反应堆冷却剂与不带放射性的二回路系统工作介质隔离；在正常停堆冷却的第一阶段或某些事故工况下，导出堆芯的衰变余热，保护反应堆安全。

在压水堆核电厂立式蒸汽发生器设计中，作为核一级设备，各部分基本尺寸的初步确定基于可靠的强度计算方式。由于强度计算工作需要快速地确定设备的压力边界厚度等初步尺寸，所以采用简单，便捷，精度较高的计算方法最佳，实际工作中往往采用比较通用的规范和标准所规定的方法进行计算。

其中，管板（如图1所示）作为一二次侧的压力边界，同时本身有数量众多的开孔，厚度取值尤为重要。本文尝试以ACP1000核电机组ZH-65型蒸汽发生器为例，在压水堆核电厂立式蒸汽发生器设计中常用的管板强度计算方法基础上选取管板厚度以后，采用国家标准GB151《管壳式换热器》进行验算。

图1 压水堆核电厂立式蒸汽发生器管板型式示意图

1 管板强度计算常用方法介绍

在以往的压水堆核电厂立式蒸汽发生器设计中，常使用文献[1]的计算方法。

Sm=设计温度下材料的许用基本应力强度，MPa；

C=按最外圈传热管的中心距逐一测量后迭加所得的布管范围的周长，mm；

A=周边C所包围的总面积，mm。

2 采用GB151《管壳式换热器》进行验算的方法介绍

按照国家标准GB151第5.7节，分别计算管板中心处径向应力，管板布管区周边处径向应力以及管板边缘处径向应力，并与管板设计温度下材料许用应力的1.5倍进行比较，判断取用的管板厚度是否符合设计要求。

Sm=设计温度下材料的许用基本应力强度，MPa。

3 采用GB151《管壳式换热器》验算结果的有效性验证

为了验证采用GB151《管壳式换热器》验算结果的有效性，本文以ACP1000核电机组ZH-65型蒸汽发生器为例，分别采用文献[1]计算方法与GB151的验算方法得出相应结果见表1和表2。

由表1所列出的数据可以看出，由于管板作为一二次侧的压力边界的重要性，管板名义厚度的裕量很大，这一点由文献[1]的计算厚度与名义厚度的比值可以体现。由表2所列出的数据可以看出，管板最大应力位于管板中心处，此处应力与1.5倍设计温度下材料的许用应力Sm的比值为0.78，比由文献[1]的计算厚度与名义厚度的比值更大，由此可以看出采用GB151《管壳式换热器》验算结果的精度良好，是一种有效的验算方法。

4 结束语

本文以ACP1000核电机组ZH-65型蒸汽发生器为例，在压水堆核电厂蒸汽发生器设计中常用的管板计算方法基础上，采用国家标准GB151《管壳式换热器》进行验算。结果表明，国家标准GB151的验算精度良好，在工程设计中具有实际意义，可以作为管板强度计算常用方法的有效补充。

【参考文献】

[1]美国管式换热器制造商协会标准（TEMA），2007[S].

[责任编辑：汤静]