控制棒驱动机构密封焊缝缺陷修复技术研究

论文摘要

控制棒驱动机构是核反应堆关键敏感部件,上部Ω密封焊缝(UCSW)缺陷将导致放射性物质泄漏,国内外曾发生过多起Ω密封焊缝的泄漏事故,对反应堆安全带来严重危害。本文通过对岭澳核电站1号机CRDM H14上部密封焊缝区域进行无损检测和金相解剖分析,推断出裂纹较大可能是加工硬化区的应力腐蚀引起的,并提出了相应的堆焊修复技术方案。文中根据合金发生SCC概率,从焊接工艺技术要求和焊接过程中造成的合金稀释现象两方面,针对Alloy52合金抵抗SCC的能力进行了论证。本文利用ANSYS有限元软件对Ω密封焊缝结构强度展开了深入的评价。通过对结构进行热分析和应力分析计算出堆焊实施后结构的残余应力分布情况。利用残余应力分析的结果推算出结构的应力强度因子,进而开展结构的裂纹扩展分析。计算结果表明,假定的最终裂纹扩展尺寸比ASME许用的缺陷尺寸要小,堆焊能够保证密封焊缝结构在电站寿命期内维持安全运行状态。同时,还比较分析了多种维修预案并给出了所选预案的可行性,详细介绍了维修预案的内容。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容和目标
• 1.3.1 课题研究目标
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 拟解决的关键问题
• 1.4 研究方法
• 1.5 本章小结
• 第二章 控制棒驱动机构上部密封焊缝的失效机理分析
• 2.1 控制棒驱动机构
• 2.1.1 功能
• 2.1.2 特点
• 2.1.3 类型
• 2.1.4 控制棒驱动机构密封焊缝结构
• 2.2 失效机理
• 2.2.1 历史背景
• 2.2.2 失效机理分析
• 2.3 试验数据分析
• 2.3.1 外表面无损检查
• 2.3.2 试件切开检查
• 2.3.3 分析结论
• 2.4 本章小结
• 第三章 堆焊设计
• 3.1 堆焊技术概述
• 3.2 堆焊金属的选择
• 3.3 堆焊应用
• 3.4 本章小结
• 第四章 焊接结构的残余应力与裂纹扩展分析
• 4.1 残余应力分析
• 4.1.1 建立模型
• 4.1.2 材料属性
• 4.1.3 堆焊模拟
• 4.1.4 热输入变量
• 4.1.5 分析结果
• 4.2 裂纹扩展分析
• 4.2.1 应力强度因子
• 4.2.2 裂纹扩展速率
• 4.2.3 应力腐蚀裂纹扩展速率
• 4.2.4 裂纹扩展尺寸评估
• 4.2.5 许用裂纹尺寸评估
• 4.3 本章小结
• 第五章 维修预案的制定
• 5.1 制定维修预案的目的
• 5.2 维修预案的确定
• 5.3 详细预案流程
• 5.3.1 焊接设计和力学计算分析
• 5.3.2 现场准备工作
• 5.3.3 现场实施步骤
• 5.3.4 制定实施计划
• 5.3.5 工具准备
• 5.3.6 制定项目管理
• 5.3.7 应急机制建立
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录