核级闸阀阀体一次薄膜加弯曲应力的计算

1、概述

　　核级闸阀是核电管路中的关键设备，其稳定和可靠的运行性能直接关系到管路的安全和效率。在管路运行时，阀门承受着介质压力及管路载荷等各种载荷，为保证阀门运行时的安全，有必要分析在承受外载荷后的阀门应力水平。

2、校核原理

　　在对阀门进行应力分析时，主要考虑的应力有总体一次薄膜应力和一次薄膜加弯曲应力等等。一次薄膜加弯曲应力为直接参与和机械载荷平衡的应力。因此，在塑性变形的情况下，一次薄膜加弯曲应力还继续存在，当超过材料的屈服极限时，会引起过度变形。为防止阀体过度变形失效，一次薄膜加弯曲应力必须加以限制，同时用许用应力强度来保证过度变形和塑性失稳之间具有足够的安全裕度。根据RCC -M 的有关规定，一次薄膜加弯曲应力需遵守Tresca( 第三强度理论) 屈服准则及O级准则，可以保证其在设计工况下的安全性、可靠性及压力边界的完整性。本文以核级电动闸阀阀体为例( 图1) ，对一次薄膜加弯曲应力做了合理的解释与计算。

图1 核级闸阀阀体

3、设计参数

　　阀体材质：06Cr18Ni11Ti

　　许用应力：120.6MPa

　　安全等级：一级

　　抗震类别：Ⅰ类

　　公称通径：20mm

　　设计压力：17.2MPa

　　设计温度：260℃

　　连接方式：焊接

4、计算过程

　　阀体内部的载荷包括介质压力PS = 17. 2MPa，连接管道产生的应力Peq，根据O 级准则，一次薄膜加弯曲应力限值为

5、结语

　　了解和掌握核级阀门在承受外载荷时的应力分析方法，获得必要的应力分析数据，以便在设计过程中留有足够的安全裕度，用于保证核级阀门在使用过程中，其稳定、可靠的运行性能。