破前漏分析中泄漏率模型研究进展

破前漏(LBB)分析对商业核电站承压设备的安全分析至关重要,并有许多突出的优点。目前,LBB在高温气冷堆上的应用尚不成熟,而提出较为精确的破前漏泄漏率模型是破前漏思想能否在高温气冷堆上得以应用的关键。文章主要概述目前各国破前漏分析中泄漏率模型方面的研究进展。通过分析各个泄漏率模型的基本假设,理论分析、计算流体力学分析、实验验证及应用实例,分析各模型的优缺点,理清各因素对泄漏率的影响,并筛选可能应用到高温气冷堆破前漏分析泄漏率模型中的合理部分,为后期高温气冷堆破前漏泄漏率模型研究提供建议。

压力管道破前漏分析的一种简化方法

介绍了一种用于核反应堆管道和压力容器破前漏（ＬＢＢ）分析的简化方法。它主要以线弹性断裂力学为基础，将ＬＢＢ分析中应力强度因子、裂纹张开面积和泄漏率等计算以解析公式表达出来。这种方法使用方便，而且满足有关的国家标准和国际规范的要求，适用于一些应力分布和几何形状比较简单的管道和压力容器，或用于ＬＢＢ性质的近似估计。

破前漏(LBB)分析方法在钠冷快堆管道分析中的应用探讨

采用破前漏(LBB)分析方法,对中国实验快堆余热排放系统中间回路进行断裂力学分析。假设在其受力最严重的管段,反应堆运行前已存在一个贯穿裂纹,根据系统寿期内的运行工况,运用J积分撕裂模量汇交方法,求出在综合最恶劣工况(即合成出包络工况)下裂纹的临界长度;通过Paris公式求出该裂纹在交变载荷作用下的稳定扩展量;利用CASTEM2000程序建立力学模型,分别求出包络工况下寿期末裂纹和临界裂纹的张开面积。结果证明,该管道在其寿期内可能出现的最大裂纹张开面积小于(DT)/4(D为管道直径,T为管壁厚)。

破前漏分析的一种工程化方法——LBB.NRC方法

介绍了破前漏分析中的一种方法——美国的LBB．NRC方法。该方法是一种较为工程化的适用于对承压管道进行破前漏分析的方法。所采用的算例是俄罗斯设计的高温气冷堆GT-MHR的水平连接壳。同时介绍了气体介质泄漏率的一种计算方法。

LTHR—200压力壳的破前漏分析

1 引言近十几年来,随着断裂力学的发展和材料性能的提高,压力管道及压力容器破前漏(Leak Before Break,以下写为LBB)的技术研究及其在设计中的应用受到广泛重视并取得较大进展。LBB分析已在很多压力管道设计中得到实际应用。例如,核电站反应堆主管道的LBB分析已被补充列入美国核管会的有关规定。

破前漏管道参数对裂纹张开位移的影响研究

核反应堆管道设计中采用破前漏(Leak Before Break,LBB)技术,可以确保反应堆的安全运行,并且降低反应堆结构的复杂程度,减少工程建设费用。破前漏(LBB)技术中采用断裂力学方法计算管道裂纹张开位移(Crack Opening Displacement,COD)是一个主要的方面,计算中管道参数对COD有重要影响,因而在设计中必须考虑。该文基于线弹性断裂力学分析方法中的裂纹张开位移模型,研究了管道裂纹长度、管道外径、管道壁厚和径厚比,以及管道内压载荷等参数对COD的影响,计算结果可为核反应堆管道的破前漏(LBB)设计和结构分析提供参考。

船舶动力装置高温高压管道破前漏分析

将破前漏(LBB)方法运用于船舶动力装置高温高压管道的安全分析。探讨由于水下冲击、摇摆、温度和内压变化引起的管道载荷特性。以典型π型管道为研究对象,统计出疲劳应力谱。基于断裂力学理论和有限元方法,预测管道表面裂纹疲劳扩展行为,确保管道在运行期间不发生泄漏。采用J积分撕裂模量汇交法计算管道穿透裂纹的临界裂纹尺寸,并与最小可监测裂纹尺寸比较,确保即使发生泄漏,也有足够的安全余量在裂纹被发现前不发生失稳断裂。研究表明:尽管摇摆产生的管道交变应力幅较小,但循环次数高,对裂纹扩展的影响不可忽略;在水下冲击载荷作用下,管道承受最大应力,最有可能导致裂纹失稳扩展。

破前漏中的断裂力学分析研究

在核级管道的设计中,若能证明其满足破前漏(LBB)准则,在设计时可不予考虑假想的双端剪切断裂事故的发生,从而减少防甩防冲击等附加设备及在役检查工作量。因此对反应堆管道系统运用破前漏设计可降低复杂性,提高安全性。管道破前漏中的断裂力学特性分析内容主要包含给定裂纹下的裂纹张开量(COD)、张开面积(COA)计算及裂纹稳定性判定。本文总结了当前工程中最常用的两种破前漏近似准则并程序化其分析过程,然后利用有限元软件的二次开发,建立了含贯穿裂纹的压力管道数值分析程序,完成了校验计算。通过对工程准则与有限元计算结果的比对,讨论了工程准则的保守性,比对结果可给出不同工程近似方法的适用区间。

核电厂高能管道应用破前漏技术对材料力学性能的要求

核电厂高能管道应用破前漏(LBB)技术可提高其安全性与经济性,同时对材料提出了新的力学性能测试要求。文章研究和分析了美国核管理委员会颁布的LBB有关的标准评审大纲和实施规范等,梳理和归纳了测试项目、对象、温度、数量与热老化效应等5项总体要求,以及试样尺寸、侧槽效应、应变范围、试样方向等4项测试关键技术要求,以确保测试数据的有效性。本研究可为国内开展此领域的测试工作提供一定的指引作用。

有限元方法在破前漏临界裂纹计算中的应用

破前漏(LBB,Leak-Before-Break)技术多应用于轻水堆核电站高能管道的设计中,该技术是一种通过确定论的断裂力学评价和泄漏率计算,配合泄漏监测等手段论证高能管道不会出现双端剪切断裂事故的方法。通过断裂力学计算临界裂纹,是破前漏分析中关键的一环。传统的计算方法,采用经验公式如GE/EPRI公式,受限于管道材料、结构形状,具有一定的应用范围限制,不能严格满足一般工程问题的要求。本文给出的有限元方法,不仅克服经验公式的使用局限性,而且提升了计算精度,具有良好的工程推广价值。

基于有限元软件的核电厂管道破前漏裂纹稳定性分析

在核电厂管道的破前漏裂纹稳定性分析中,比较常用的是使用J积分-撕裂模量汇交方法 (简称J-T方法)来计算极限载荷和临界裂纹长度。本文利用有限元方法,建立含有裂纹的管道模型,指出裂纹尖端网格设置的关键点;然后用Abaqus软件对含有裂纹的管道模型进行J-积分分析;最后根据计算的结果,运用J积分-撕裂模量汇交方法计算出临界裂纹尺寸。将所得的计算结果与理论计算结果进行对比,可以看出二者在计算临界裂纹尺寸上具有高度的一致性。可见在小范围屈服(Small-Scale Yielding,简称SSY)情况下,使用有限元法进行破前漏裂纹稳定性分析是可行的。

一种基于概率论的破前漏分析方法介绍

介绍了破前漏分析方法的发展历程,以及破前漏方法在运用中遇到的限制之处,并由此引入了基于概率论的破前漏分析方法,介绍了其基本原理、分析流程,并对流程中每一步的具体方法进行了介绍,同时本文还通过美国核电站的具体计算案例,给出了主管道发生泄漏及双端剪切断裂的概率。最后,本文介绍了该方法当前的研究进展及未来可能的发展方向等。

破前漏技术中气体的泄漏率

为了提高破前漏分析中泄漏率的计算模型的准确度,针对气体的泄漏率问题开展了实验研究和理论研究。实验中获得了较为系统的实验数据,总结了气体流经窄间隙流道的流动规律。在理论研究中,发展了2种气体泄漏率的计算模型。其中,等熵流模型假设气体流动是等熵过程,它的计算过程简单,但忽略了摩擦与扰动的影响,精度较差。瞬变流模型仅假设气体流动是一维的,它能够模拟气体流经贯穿裂纹过程中的主要流体力学特性,计算结果表明,该模型是一种适合于工程应用的模型。

《压水堆核电厂高能管道破前漏设计规范》解读与应用

文章对Q/CNNC HLBZ DA 3—2018《压水堆核电厂高能管道破前漏设计规范》进行了解读,采用通俗易懂的语言解释了什么是破前漏,以及破前漏技术的原理、能解决的问题、适用范围,并采用正序思维以及逆序思维解读了破前漏的评价方法,同时对破前漏评价中的两项关键技术进行了解读,最后简单介绍了Q/CNNC HLBZ DA 3—2018在“华龙一号”型号核电站上的应用,帮助应用该规范开展破前漏设计的技术人员更好地开展设计工作。

LBB泄漏率计算与热力学非平衡效应影响评估

裂纹泄漏率计算是破前漏(LBB)在核电站管道和设备上应用的基础。在Fauske模型基础上,整个裂纹内流体流动假设为等焓过程且充分考虑摩擦效应对裂纹临界泄漏率的影响,利用Mathcad计算得到了管道裂纹两相泄漏率,与已有文献中实验数据进行对比,将其发展成为可准确计算裂纹泄漏率的计算机程序。同时根据两相流动不平衡理论,对模型进行热力学不平衡参数影响修正。结果表明:随裂纹长径比(L/D)增大,两相泄漏率减小;随裂纹入口滞止压力增大,两相泄漏率增大;裂纹入口流体过冷度增大,两相泄漏率增大,数学模型计算结果与实验结果趋势一致,但忽略热力学非平衡效应,数学模型计算得到的临界流量小于实验流量。对于热力学不平衡参数修正后模型,模型计算得到的结果均与实验数据符合很好,故由修正后模型编制的Mathcad程序可完成裂纹泄漏率的准确计算,为LBB在核电站管道上的应用提供基础。

残余应力对压力容器破坏模式的影响分析

破前漏(简称LBB)是压力容器、核电站设备结构设计与评价中的一个重要准则。表面裂纹准静态扩展的几何形貌变化规律的预测是破前漏(LBB)评判十分重要的课题之一。本文对特定焊接残余应力场加载作用下,含三维表面裂纹的压力容器模型,用有限元软件(ABAQUS)进行了表面裂纹准静态扩展模拟计算,得到在此残余应力场作用下应力强度因子沿裂纹前缘的分布规律。结合外载引起的应力强度因子,就可以判别裂纹的扩展形貌,从而判断结构是否满足LBB要求。

压水堆核电厂管道贯穿裂纹泄漏率计算分析

针对压水堆核电厂管道破前漏分析技术,开展贯穿裂纹泄漏率计算分析研究。通过数值仿真确定裂纹流道流动特性,研究裂纹几何形貌对裂纹泄漏率的影响;基于Henry-Fauske临界流理论编制用于压水堆核电厂管道贯穿裂纹泄漏率的计算程序,并将计算结果与实验数据进行对比,结果表明程序预测误差在30%以内。基于所形成的泄漏率计算程序,研究不同参数对泄漏率的影响,对于压水堆核电厂管道贯穿裂纹泄漏率分析具有指导意义。

压水堆核电站泄漏监测原理及方案研究

本文介绍了压水堆核电站的泄漏监测系统设计要求与破前漏分析的关系,通过对高能管道泄漏的物理过程分析,提出了多种可能的泄漏监测手段,并对每种监测手段的监测实现方案、监测能力进行了介绍。不仅可以为压水堆核电站的泄漏监测系统设计提供指导,而且当应用破前漏技术对泄漏监测能力提出更高要求的时候,也可以依据本文内容对原有的泄漏监测手段进行优化和改进。

LBB思想在HTR-10蒸汽发生器传热管上的应用

试图将LBB思想应用到高温气冷堆蒸汽发生器传热管上 ,按其中的若干原则规定 ,对蒸汽发生器传热管进行了LBB分析 ,初步结果表明传热管满是LBB和件 ,具有较大的安全裕度。对SG管束进行的LBB分析初步结果显示SG管束满足LBB准则。

Gurson模型参数对管道裂纹扩展的影响分析

破前漏(LBB)技术广泛应用于核电厂的高能管道上,管道在复杂工况下的裂纹稳定性是LBB研究的核心问题之一,而管道材料的断裂阻力曲线(J-R曲线)是其稳定性分析的重要基础.本文以铁素体钢A533B为研究对象,拟采用Gurson损伤模型模拟紧凑拉伸试样在拉力作用下的断裂过程,并研究Gurson模型参数对计算结果的影响.计算结果表明:材料的初始孔隙率f_0对计算结果的影响最大,当孔隙率逐渐增大,裂纹扩展向失稳发展,而临界孔隙率f_N仅影响裂纹初步扩展的J值;其次的影响参数是载荷步控制参数α,随着α增大,裂纹扩展模拟朝着稳定与收敛方向发展.本文的模拟结果可用于确定材料的Gurson模型参数,为管道的裂纹扩展分析作基础.