核电MSR再热器封头应力分析

哈尔滨汽轮机厂辅机工程有限公司 黑龙江 哈尔滨 150090

概述

汽水分离再热器（以下简称MSR）是压水堆核电机组常规岛特有的重要设备,其再热器封头为球形封头，按照工艺和结构的要求，封头直接与管板凸缘焊接，这类非标应力的理论计算又较为复杂，分析起来十分烦琐。针对MSR再热器封头，采用有限元数值模拟方法可以快捷、准确得到封头和管板连接部位的应力分布状况，从而达到优化结构，预防失效，满足机组运行要求的目的[1]。

1 计算模型

由于封头都为轴对称结构，因此可以建立轴对称模型进行有限元分析。通过UG建成的二维平面结构如图2所示：

图1 再热器管板-封头结构的有限元模型

计算采用对称模型，在中间对称面上施加对称约束，在筒体部分限制其轴向位移。由于需要进行疲劳评定，在封头内表面和管板壳体侧施加分别设计工作载荷。

2 计算结果及分析

通过有限元分析软件ABAQUS计算得到再热器管板-封头的应力分布情况，如图2所示。

图2 再热器管板-封头应力分布情况

采用第三强度理论进行校核。设计温度下SA-516Gr.70的许用应力为Sm=133.4MPa，选取图3中所示位置做应力线性化，强度计算结果见表1。

表1 再热器管板-封头强度校核（MPa）

结果分析：

最大应力出现在封头内表面处，但通过对这些部位进行应力分类校核可知，这些区域的应力均满足强度要求[2]。

3 结束语

MSR再热器的结构可靠性关乎整个核电站常规岛的安全运行。通过采用数值模拟方法，计算得到某MSR高压再热器管板-封头结构的应力分布情况。最终结果表明：MSR再热器封头的结构强度满足设计要求，设备安全稳定。