核电站控制棒驱动机构Canopy焊缝焊接温度场和应力-应变场模拟

目的研究机加工和拉拔2种成形方式下得到的填充环对Canopy焊缝的影响,获取焊接焊缝成形、焊接残余应力和变形的相关数据,以指导Canopy焊缝焊接工艺。方法采用数值模拟的方法,建立Canopy焊缝焊接数值分析模型,模拟焊接温度场、焊接残余应力和焊接残余变形。结果拉拔成形环焊接熔池高度为9 mm,机加工成形环焊接熔池高度为8.3 mm;机加工成形环焊接最大残余应力为255.6 MPa,而拉拔成形环焊接最大残余应力为277.8 MPa,均出现在管座紧贴焊缝的位置;机加工成形环焊接残余变形为0.19 mm,拉拔成形环焊接残余变形为0.186 mm,最大残余变形均出现在焊接起始位置附近,在焊缝与管座交接的位置。结论熔池形貌直接影响了热影响区域的大小,拉拔Y型环焊接熔池高度更大,焊接的热影响区域更大;拉拔Y型环焊接残余应力略大于机加工Y型环焊接残余应力;机加工成形环和拉拔成形环焊接残余变形相近。

堆内构件钴基合金熔覆层组织及性能研究

目的确保堆内构件的限位精度,防止由于磨损而造成关键间隙超差,在键与槽、销与键之间的配合面熔覆钴基合金层,以提高耐磨性。方法分别通过激光堆焊、氩弧焊堆焊、氧乙炔堆焊等方法制备钴基合金熔覆层,研究熔覆层的显微组织结构、力学性能、耐腐性能等。结果激光堆焊熔覆层、氩弧焊堆焊熔覆层、氧乙炔堆焊熔覆层的枝晶臂直径测量值分别为15.28、20.09、21.91μm。激光堆焊熔覆层、氩弧焊堆焊熔覆层、氧乙炔堆焊熔覆层平均摩擦因数分别为0.183598、0.461085、0.625683。激光堆焊熔覆层、氩弧焊堆焊熔覆层、氧乙炔堆焊熔覆层平均磨损量分别为0.54、0.90、1.43 g。结论氩弧焊堆焊熔覆层的稀释率大于激光熔覆堆焊熔覆层、氧乙炔堆焊熔覆层的稀释率。EDS线扫结果表明,氩弧焊堆焊熔覆层的Fe含量随着层数的增加而阶梯性下降。在B含量为1200 mg/kg、Li含量为3.4 mg/kg的H3BO3和LiOH混合溶液中,氩弧焊堆焊熔覆层的耐蚀性最弱,激光堆焊熔覆层、氧乙炔堆焊熔覆层的耐蚀性相近。激光堆焊熔覆层综合力学性能最优,氩弧焊堆焊熔覆层的次之,氧乙炔堆焊熔覆层的最差。激光堆焊熔覆层的耐磨性能最优,氩弧焊堆焊熔覆层的次之,氧乙炔堆焊熔覆层的最差。通过激光熔覆技术可以获得优质的钴基合金熔覆层,有望确保堆内构件的限位精度,防止由于磨损而造成关键间隙超差。

大厚度奥氏体不锈钢筒体填丝激光焊接变形和应力分析

目的研究大厚度奥氏体不锈钢筒体填丝激光焊接,优化结构设计和工艺设计。方法建立大厚度奥氏体不锈钢筒体填丝激光焊接数值分析模型,通过数值模拟的方法,定量分析大厚度奥氏体不锈钢筒体焊接变形和应力。结果零件下部38 mm厚焊缝位置处的最大径向收缩量为1.2 mm;零件下部60 mm厚焊缝位置处的最大径向收缩量为2.0 mm;零件中部60 mm厚焊缝位置处的最大径向收缩量为1.9 mm;零件上部60 mm厚焊缝位置处的最大径向收缩量为1.8 mm。填丝激光焊接轴向收缩量为0.55 mm。焊接残余应力最大值在450 MPa左右,应力主要分布在焊缝附近。热处理后,焊接残余应力都有明显降低,最大残余应力从450 MPa左右降低到200 MPa左右,焊接残余应力范围存在一定程度减小;焊接残余变形变化较小,热处理后某些位置的变形略微有所增大。结论模拟结果表明,大厚度奥氏体不锈钢筒体填丝激光焊接变形和应力在可接受范围内,焊后热处理对释放残余应力有重要作用。

核安全机械动设备抗震分析和应力评定

针对核安全机械动设备在抗震分析和应力评定过程中没有统一标准或规范可直接应用的问题,基于某四代核反应堆换料设备的结构特点、工况与载荷组合、抗震等级要求,提出适应于核安全机械动设备的抗震分析方法和应力限制准则及评定方法。对抗震分析方法和应力限制准则及评定方法进行了介绍,分析了分析和评定结果,为核安全机械动设备的设计提供了参考。

核安全机械设备研发过程及方法研究

基于某四代核反应堆换料设备研制要求,对其全周期研发过程及方法进行了分析和研究,提出了适应于核安全机械设备的研发阶段划分方法、设计准则制定和六性设计分析方法、试验验证阶段关键部件及样机所需完成的试验项目以及设计定型阶段综合技术评价的编制方法等,以期进一步规范核安全机械设备研发过程、控制研发质量,进而提高四代核反应堆系统的安全性和可靠性,并为国内核电设备研发从业人员完成高质量研发提供一定的参考和借鉴。

RVI制造阶段目视检测缺陷的评定分析

核电站堆内构件(RVI)设备的零部件有数千种多达上万个,这些零部件在制造各工艺环节基本都需要进行目视检测,但相关行业标准及上游技术文件对目视缺陷的评定只涉及缺陷性质,未明确定量的内容,给检验员的评判带来了一定的困扰。从目视检测各要素入手,结合各类零部件易产生的缺陷,重点分析了典型缺陷图谱,有助于提高目视检测员缺陷评定的精准度。

核电站控制棒驱动机构Canopy焊缝组织和性能研究

试验采用专用自动TIG焊机焊接核电站控制棒驱动机构Canopy焊缝,选用机械加工Y形环作为填充材料,研究Canopy焊缝组织和性能。结果表明:通过自动TIG焊,机械加工Y形环熔成的Canopy焊缝,成形良好,宽度适中,焊缝与母材冶金熔合良好;焊缝组织主要由板条状或骨架状铁素体与快速凝固的柱状奥氏体组成;经23.1~23.3MPa水压试验,Canopy焊缝表面无渗漏,无可见变形;维氏硬度结果表明:焊缝硬度在210HV左右,焊缝硬度分布均匀。该研究为核电站控制棒驱动机构Canopy焊缝用机械加工Y形环提供了宝贵的经验。

不同Y形环应用于核电站控制棒驱动机构Canopy焊缝焊接工艺及焊缝性能的研究

试验采用两种机械加工Y形环和一种拉拔Y形环应用于核电站控制棒驱动机构Canopy焊缝,研究不同Y形环对Canopy焊缝焊接工艺及焊缝性能的影响。结果表明:机械加工Y形环为整圈环,相比拉拔Y形环,更有利于定位焊;机械加工Y形环(控公差)与拉拔Y形环装配间隙范围相当,比机械加工Y形环装配间隙范围大,更有利于工程应用;3种Y形环熔成的Canopy焊缝组织主要由铁素体和柱状奥氏体组成,无明显差异;3种Y形环熔成的Canopy焊缝经23.1~23.3MPa水压试验,焊缝表面均无渗漏,无可见变形。该研究为机械加工Y形环应用于核电站控制棒驱动机构Canopy焊缝提供了宝贵的经验。

不锈钢中厚板激光全熔透焊的有限元模拟

运用有限元计算软件ABAQUS对16mm厚不锈钢板的激光全熔透焊的温度场和应力场进行了模拟.采用一体两面的复合焊接热源模型来刻画激光全熔透焊过程中的热输入特征,以柱状体热源代表焊接小孔传热模式,以2个超高斯面热源代表等离子体/金属蒸气云对熔池的辐射传热模式.结果表明:温度场模拟结果得到了与实验结果相一致的"沙漏状"焊缝;钢板内纵向残余应力最大,横向应力次之,板厚方向横向应力最小;纵向拉应力主要分布在焊缝两侧约25mm的区域内,最大值已超过材料的屈服强度;经测算,钢板焊后的角变形量仅为0.35°,这是由于激光焊接能量输入高且集中、可不用开坡口而一次性将钢板焊透.

基于有限元分析的第三代压水堆支承柱组件激光焊接工艺研究

支承柱组件位于压水堆上部堆内构件上支承组件与上堆芯板之间,为位于驱动线上的导向筒组件提供支撑与连接作用。支承柱组件的全焊接结构使其焊接精度要求很高。本课题以支承柱组件的筒体激光对接焊为研究对象,对激光焊热源、激光焊焊缝收缩量和激光焊焊接变形进行建模和分析,建立CAP1400支承柱组件激光焊变形模拟技术,为制造技术研究提供理论指导。具体研究内容包括:激光焊试验和温度、宏观焊缝成形、残余应力测试;热源模型建立及参数确定;激光焊焊缝收缩模型及焊接变形预测。

企业设备管理与经济效益的关系研究

在现代企业的管理领域中设备管理属于非常重要的一个组成部分,企业的产品涉及到了品种、数量、质量、成本和利润等多项指标,这些指标会对设备的运行状况直接或间接的产生影响。本文主要从现代企业设备管理的现状、解决对策的角度进行详细探讨,深入分析了企业经济效益与企业设备管理之间的相互关系,同时在此基础上提出更加合理、有效的设备管理方法,以此来实现企业经济效益的最优化。

核反应堆堆内构件用304H奥氏体不锈钢敏化非腐蚀条件下的性能研究

介绍了压水型反应堆堆内构件常用的各种奥氏体不锈钢牌号,包括化学成分和力学性能差异。结合压水型反应堆堆内构件用材料的性能要求,分析了304H奥氏体不锈钢在敏化条件下的碳化铬Cr23C6在晶界的析出形态以及各种腐蚀介质对304H不锈钢性能的影响。研究了304H不锈钢在敏化非腐蚀条件下的力学性能。结果表明,敏化后的304H不锈钢,力学性能有一定程度的下降。

基于SVM的控制棒驱动机构滚轮状态评估方法

针对控制棒驱动机构滚轮振动信号非平稳、小样本的特性,提出了一种基于支持向量机的滚轮状态评估方法。该方法首先对信号进行小波降噪,再将降噪后的信号分解为若干乘积函数分量之和,选取包含主要故障信息的分量进一步分析,从这些分量中提取几种特征参数作为支持向量机的输入参数,建立了滚轮故障识别模型。通过对滚轮正常状态、故障状态的分析证明,该方法可以准确、有效地对滚轮的工作状态进行分类。

“华龙一号”核电厂堆内构件钴基合金堆焊优化设计

核反应堆堆内构件的左、右嵌入件与导向销以及径向支承键与U形嵌入件需进行钴基合金堆焊以保证耐磨性能。前期核电项目采用手工钨极氩弧堆焊,堆焊层会出现不同程度的气孔、夹杂甚至裂纹,导致较多不符合项的产生。在大量吸取前期核电厂堆焊经验教训的基础上,本文对堆内构件钴基合金堆焊从设计和工艺方面进行了优化改进,改进后的检验结果显示,堆焊层质量大大提高,表层硬度均匀,硬度线过渡柔和,堆焊层缺陷大大减少。

堆内构件吊篮筒体321厚板焊缝力学性能研究

某核电工程堆内构件吊篮筒体采用0Cr18Ni10Ti(321)奥氏体不锈钢,工艺试验及焊接工艺评定结果显示焊缝金属力学性能存在一定的分散性,延伸率数据不稳定,特别是经受热处理之后,延伸率显著下降,部分达不到30%的合格要求。为探讨其原因,进行了一些试验研究,并提出了某些建议,供同行借鉴。

激光深熔焊熔透深度的预测模型

基于小孔前壁演化动力学的分析,考虑激光束强度空间分布及等离子体吸收强度等因素,建立了激光深熔焊熔透深度的预测模型.利用该模型对奥氏体不锈钢Yb光纤激光焊在不同焊接速度下的熔透深度值进行了预测,并与试验结果进行了比较.利用该模型还研究了熔透深度与离焦量的关系.结果表明:利用该模型预测得到的熔透深度值与试验结果吻合较好;熔透深度随负离焦量的增大而增大,随正离焦量的增大而减小.

时效工艺对GH4169合金弹簧丝微观组织及力学性能的影响

镍基高温合金制弹簧构件在航空航天和核电领域被广泛使用。研究了时效工艺对GH4169合金弹簧丝的微观组织结构以及室温和高温下的力学性能的影响。结果表明,随着时效温度的升高,碳化物的含量和γ’相的尺寸逐渐增加。合金经670℃×8 h,以50℃/h速率冷却至570℃,8 h AC时效后GH4169合金弹簧丝剪切强度可以达到1450MPa。当时效温度达到720℃时,δ相开始在晶界处析出。当温度继续升高后,δ相的含量逐渐增加,δ相周围的γ’相溶解。因此GH4169合金弹簧丝的γ’相含量降低,硬度和剪切强度下降。此外,随着温度的上升,GH4169合金弹簧丝的剪切强度和塑性同时降低。

核电设备用钴基合金耐磨层多工艺熔敷性能比较分析

为表征氧乙炔焊、激光熔敷钴基Stellite 6合金耐磨层组织性能的差异,采用成熟的焊接工艺参数完成激光熔敷及氧乙炔焊接Stellite 6合金耐磨层制备。基于耐磨层试板,通过试验研究不同工艺对Stellite 6合金涂层成分、硬度、组织及腐蚀性能的影响。研究发现,针对氧乙炔焊、激光熔敷工艺,Stellite 6合金涂层硬度平均值均满足验收要求,金相试验未发现异常组织。EDS能谱分析发现,氧乙炔焊接工艺条件下耐磨层成分偏析明显,尤其是C、W等硬质颗粒形成元素。特定工况下,电化学腐蚀试验显示,激光熔敷条件下耐磨层钝化效应更加明显。

CRDM钩爪不同工艺钴基合金堆焊层组织表征及性能研究

控制棒驱动机构(Control Rod Drive Mechanism,简称CRDM)钩爪部件形状复杂精密,是压水堆一回路的运动执行部件,其销轴孔与齿部钴基合金堆焊层组织与性能要求极高。通过激光熔敷、氧乙炔焊两种工艺试验,获得了满足设计要求的工艺参数。对两种工艺获得的钴基合金堆焊熔敷层进行组织表征与分析,比较两种工艺熔敷层的宏观与微观形貌差异,测试与对比分析熔敷层显微硬度,对熔敷层界面处的Co、Cr、Fe等元素进行了线扫描,通过Fe元素的分布分析两种不同熔敷层稀释率与硬度差异的关系。两种堆焊层均未观察到微裂纹、夹杂、气孔、未熔合等缺陷,激光熔敷钴基堆焊层晶粒最细,因细晶强化作用,其显微硬度也最高。

磁性联轴器试验设计与验证

磁性联轴器是示范快堆非能动棒驱动机构(PSR-HRDM)的关键部件之一,是其传动系统和密封边界的重要组成部分,需要定量获得其与PSR-HRDM相关的全部特性参数。针对温升和启动偏转角特性,确定了验证指标,设计了试验方案,并进行了试验验证。试验结果表明:①磁性联轴器的在工作温度下,温升不超过25℃;②额定负载下的启动偏转角不超过2.6°。温升和启动偏转角均在设计允许的范围内,满足工程需要。