《壓水堆核電廠鋼制安全殼設計建造規(guī)范gbt+42143-2022》詳細解讀

《壓水堆核電廠鋼制安全殼設計建造規(guī)范gb/t42143-2022》詳細解讀contents目錄1范圍2規(guī)范性引用文件3術語、定義和符號3.1術語和定義3.2符號4總體原則和要求4.1通則4.2本文件管轄邊界contents目錄5材料5.1通則5.2材料的總要求5.3鐵素體鋼材的試件和試樣5.4材料的斷裂韌性要求5.5焊接材料5.6承壓材料的檢測和修補6設計6.1設計原則contents目錄6.2公式法設計6.3分析法設計6.4開孔和開孔補強6.5焊接連接設計6.6螺栓的應力限制6.7特殊要求6.8電氣和機械貫穿件7制造和安裝7.1通則contents目錄7.2成形、裝配和對中7.3焊接及評定7.4機械接頭和貫穿組件8檢測9試驗9.1通則9.2結構完整性試驗9.3密封性試驗10超壓保護contents目錄10.1通則10.2外壓保護附錄A(規(guī)范性)材料性能附錄B(資料性)根據(jù)TNDT確定鋼制安全殼部件金屬最低容許使用溫度附錄C(規(guī)范性)外壓計算用圖表附錄D(規(guī)范性)設計疲勞曲線參考文獻011范圍壓水堆核電廠本規(guī)范適用于壓水堆核電廠鋼制安全殼的設計、建造與驗收。特定堆型與功率范圍針對特定堆型和功率范圍的壓水堆核電廠，需結合實際情況進行適當調整。1范圍022規(guī)范性引用文件GB/TXXXX-XXXX鋼結構設計規(guī)范該標準作為本規(guī)范的基礎，提供了壓水堆核電廠鋼制安全殼結構設計的基本要求和指導原則。0102GB/TXXXX-XXXX核電廠安全殼完整性監(jiān)督要求該文件對安全殼的完整性提出了明確要求，包括結構強度、密封性等方面的規(guī)定，確保安全殼在正常運行和事故條件下均能保持其完整性。2規(guī)范性引用文件033術語、定義和符號123指壓水堆核電廠中包容反應堆冷卻劑系統(tǒng)壓力邊界的鋼制結構，具有承受設計基準事故下壓力和溫度載荷的能力。安全殼指采用鋼板材料建造的安全殼，也稱鋼安全殼。鋼制安全殼指核電廠設計中考慮的、在核電廠壽期內可能發(fā)生的、用于確定核電廠設計基準的一組有代表性的事故。設計基準事故3術語、定義和符號043.1術語和定義指壓水堆核電廠中包圍反應堆冷卻劑系統(tǒng)全部壓力邊界并具有足夠強度和密封性能的鋼制結構，是防止放射性物質泄漏的最后一道屏障。安全殼指安全殼在設計基準事故期間及之后，能夠保持其結構完整性和密封性能的能力。安全殼完整性指在安全殼結構密封性能試驗中，測得的安全殼空氣泄漏量與規(guī)定的最大允許泄漏量的比值，是評估安全殼密封性能的重要指標。安全殼泄漏率3.1術語和定義053.2符號

3.2符號A安全殼內自由容積，單位為立方米（$m^3$）。B結構整體屈曲臨界應力，單位為兆帕（MPa）。C結構局部屈曲臨界應力，通常指板材的局部失穩(wěn)臨界應力，單位為兆帕（MPa）。064總體原則和要求03嚴格施工質量控制施工過程中必須嚴格執(zhí)行質量控制標準，確保安全殼的建造質量符合設計要求。01嚴格設計標準安全殼的設計必須符合國家核安全法規(guī)和標準的要求，確保其在各種極端工況下能保持完整性和穩(wěn)定性。02優(yōu)質材料選用選用高強度、耐腐蝕、抗輻射的優(yōu)質鋼材，確保安全殼的結構安全和耐久性。4總體原則和要求074.1通則鋼制安全殼的設計、建造和驗收應滿足本規(guī)范的規(guī)定，確保結構安全可靠，滿足核電廠正常運行和事故工況下的功能要求。符合性原則鋼制安全殼的設計應與核電廠其他系統(tǒng)相協(xié)調，確保整體布局合理，接口順暢，便于操作和維護。協(xié)調性原則鋼制安全殼應采用先進的技術和材料，充分考慮節(jié)能減排、環(huán)保等要求，提高工程的經濟性和社會效益。先進性原則4.1通則084.2本文件管轄邊界4.2本文件管轄邊界壓水堆核電廠鋼制安全殼本規(guī)范明確適用于壓水堆核電廠中的鋼制安全殼，確保其設計、建造和運行的安全性。其他類型安全殼的參考盡管本規(guī)范主要針對壓水堆核電廠的鋼制安全殼，但其中的設計原則和建造要求也可為其他類型安全殼的設計建造提供一定參考。095材料耐腐蝕性規(guī)范中詳細規(guī)定了鋼材必須具有出色的耐腐蝕性，以保證在核電廠高濕、高輻射環(huán)境下長期穩(wěn)定運行。強度和韌性所用鋼材需滿足特定的強度和韌性要求，能夠承受地震、風暴等極端情況下的載荷?？珊感院统尚涡钥紤]到鋼制安全殼的制造和安裝過程，規(guī)范對鋼材的可焊性和成形性也提出了明確要求。5材料105.1通則鋼制安全殼的設計應遵循確保安全、經濟合理、技術可行的原則，并考慮到結構耐久性、抗震性能、施工工藝性等因素。設計原則鋼制安全殼的設計應符合國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定，同時應滿足核電廠特定的安全和功能要求。設計標準設計過程中應注重結構分析與優(yōu)化，確保鋼制安全殼在各種極端工況下均能保持結構完整性和密封性，為核電廠提供有效的安全防護。設計過程5.1通則115.2材料的總要求所選材料必須符合國家相關規(guī)范和標準，確保安全可靠性。符合規(guī)范與標準根據(jù)安全殼的設計要求和運行環(huán)境，選擇性能匹配的材料，確保結構的穩(wěn)定性和耐久性。性能匹配在滿足安全和使用性能的前提下，考慮材料的成本效益，實現(xiàn)經濟合理。經濟合理5.2材料的總要求125.3鐵素體鋼材的試件和試樣來源和代表性試件的幾何尺寸和形狀應符合相關標準和設計要求，以確保試驗結果的準確性和可靠性。幾何尺寸和形狀數(shù)量和分布試件的數(shù)量和分布應滿足試驗的需要，能夠充分反映鋼材的性能和質量狀況。試件應取自鋼質安全殼的實際供貨材料，確保其具有代表性和真實性。5.3鐵素體鋼材的試件和試樣135.4材料的斷裂韌性要求即平面應變斷裂韌性，是材料抵抗裂紋擴展能力的關鍵指標。規(guī)范中詳細列出了不同材料在不同溫度下的KIC值要求。規(guī)范指出，隨著鋼板厚度的增加，其斷裂韌性也會相應提高。因此，在選材時需考慮厚度對斷裂韌性的影響。5.4材料的斷裂韌性要求斷裂韌性與厚度關系KIC值145.5焊接材料符合國家標準01焊接材料應符合國家相關標準規(guī)定，確保其質量和性能滿足核電廠安全殼的焊接要求?？紤]母材匹配性02在選擇焊接材料時，應充分考慮其與母材的匹配性，包括化學成分、力學性能和焊接工藝性等，以確保焊接接頭的質量。優(yōu)先選用經驗證的材料03應優(yōu)先選用在類似產品或條件下經過驗證的焊接材料，降低潛在風險。5.5焊接材料155.6承壓材料的檢測和修補檢測范圍包括安全殼的殼體、封頭、接管等所有承壓部件。檢測方法采用無損檢測技術，如超聲檢測、射線檢測等，確保全面覆蓋且準確可靠。檢測重點關注材料的內部缺陷、裂紋、夾渣等可能影響承壓性能的問題。5.6承壓材料的檢測和修補166設計確保安全殼的完整性安全殼作為核電廠的最后一道安全屏障，其設計必須確保在各種極端工況下均能保持結構的完整性和密封性。符合相關標準和規(guī)范安全殼的設計應遵循國家核安全法規(guī)、導則以及國際標準，確保設計質量和可靠性。優(yōu)化設計方案在滿足安全要求的前提下，應通過合理的設計優(yōu)化，降低建造成本，提高經濟效益。6設計176.1設計原則安全性原則鋼制安全殼的設計應確保在核電廠正常運行、預計運行事件以及設計基準事故條件下，能夠保持結構的完整性和密封性，有效防止放射性物質外泄?？煽啃栽瓌t設計應充分考慮各種潛在的不利因素，如地震、極端氣候等，確保安全殼在這些條件下仍能發(fā)揮預定的保護功能。同時，應采用經過驗證的材料、工藝和設計方案，以降低建造和運行過程中的風險。經濟性原則在滿足安全性和可靠性要求的前提下，應優(yōu)化設計方案，降低建造成本。這包括合理選擇材料、減少不必要的冗余設計以及提高建造效率等。同時，還應考慮運行維護的便利性，以降低核電廠全生命周期的成本。6.1設計原則186.2公式法設計經濟性原則在滿足安全要求的前提下，通過合理的公式選擇和參數(shù)設置，實現(xiàn)安全殼設計的經濟性。適用性原則公式法設計應適用于不同類型、規(guī)模和要求的壓水堆核電廠鋼制安全殼設計。安全性原則公式法設計應確保安全殼結構在各種極端工況下的安全性和穩(wěn)定性，滿足核安全要求。6.2公式法設計196.3分析法設計精確計算采用先進的有限元分析方法，對鋼制安全殼在各種工況下的應力進行精確計算?？紤]材料特性結合鋼材的彈性模量、泊松比等材料特性，確保分析結果的準確性。邊界條件設定合理設定分析的邊界條件，如約束、載荷等，以模擬實際情況。6.3分析法設計206.4開孔和開孔補強允許的開孔類型根據(jù)安全殼的結構設計和使用需求，明確允許的開孔類型，如人員閘門、設備閘門等。開孔尺寸限制為確保安全殼的結構完整性，對各類開孔的最大尺寸進行限制，并提供相應的計算公式和參數(shù)。開孔位置要求對開孔在安全殼上的位置進行明確規(guī)定，以避免對關鍵結構造成不良影響。6.4開孔和開孔補強030201216.5焊接連接設計焊接接頭質量要求各類焊接接頭的質量應符合相關標準和設計要求，確保焊接接頭的強度、韌性和密封性。進行焊接工藝評定在正式施工前，應對所選用的焊接方法進行工藝評定，驗證焊接工藝的可行性和合理性。選擇合適的焊接接頭類型根據(jù)安全殼的結構特點、受力情況及焊接工藝性，選用合適的焊接接頭類型，如對接接頭、角接接頭等。6.5焊接連接設計226.6螺栓的應力限制螺栓作為連接結構的關鍵元件，其應力限制對于確保整個結構的安全性至關重要。保證結構安全過高的應力可能導致螺栓發(fā)生斷裂，從而引發(fā)嚴重的安全事故。防止螺栓斷裂合理的應力限制能夠延長螺栓的使用壽命，減少維修和更換的頻率。延長使用壽命6.6螺栓的應力限制236.7特殊要求鋼制安全殼應能夠承受設計基準地震的烈度和加速度，確保結構完整性和安全功能。地震烈度與加速度采用適當?shù)目拐饦嬙齑胧缂訌姽?jié)點連接、設置耗能裝置等，以提高結構的抗震性能。抗震構造措施安全殼應配備地震監(jiān)測系統(tǒng)，實時記錄地震數(shù)據(jù)，為結構安全評估提供依據(jù)。地震監(jiān)測與記錄0102036.7特殊要求246.8電氣和機械貫穿件6.8電氣和機械貫穿件01電氣貫穿件應滿足安全殼的電氣連續(xù)性和密封性要求。02設計應確保電氣貫穿件在正常和異常工況下均能保持結構完整性和電氣性能。需考慮電氣貫穿件與相鄰設備或系統(tǒng)的電磁兼容性。03257制造和安裝制造工藝制造商應制定詳細的制造工藝規(guī)程，包括鋼材下料、成型、焊接、熱處理等各個環(huán)節(jié)的控制要求。無損檢測對安全殼的重要焊縫和關鍵部位進行無損檢測，如超聲波探傷、射線檢測等，以確保焊縫質量。鋼材質量控制必須按照規(guī)范要求進行鋼材的采購、驗收和入庫，確保鋼材質量符合設計要求。7制造和安裝267.1通則7.1通則本章節(jié)規(guī)定了鋼制安全殼設計的總體要求，包括結構形式、材料選擇、設計載荷、安全裕量等方面的內容。后續(xù)章節(jié)將針對這些方面進行更為詳細的規(guī)定和說明。設計范圍鋼制安全殼的設計應遵循確保安全、技術可行、經濟合理的原則，同時滿足相關核安全法規(guī)和導則的要求。設計原則鋼制安全殼的設計壽命應與核電廠的整體設計壽命相一致，確保在預定的使用期限內能夠安全有效地運行。設計壽命277.2成形、裝配和對中精度控制鋼制安全殼的成形過程需嚴格控制尺寸精度，確保各部件的準確配合。加工工藝采用合適的加工工藝，如沖壓、卷制等，以保證材料的均勻變形，避免產生裂紋等缺陷。質量檢查成形完成后，需進行全面質量檢查，確保鋼制安全殼的成形質量符合規(guī)范要求。7.2成形、裝配和對中287.3焊接及評定焊接內部質量通過無損檢測等方法，確保焊縫內部無夾渣、未熔合等缺陷，保證焊接接頭的完整性和可靠性。焊接變形控制采取合理的焊接順序和工藝措施，有效控制焊接變形，確保鋼制安全殼的幾何尺寸和形狀精度。焊縫外觀質量確保焊縫表面平整、無裂紋、無氣孔等缺陷，符合相關標準和規(guī)范的要求。7.3焊接及評定297.4機械接頭和貫穿組件強度和密封性機械接頭應確保足夠的強度和良好的密封性能，以滿足安全殼的整體結構要求。耐腐蝕和耐輻照性接頭材料應具備優(yōu)異的耐腐蝕和耐輻照性能，以確保在核電廠長期運行過程中的穩(wěn)定性和安全性。易于安裝和維護設計時應考慮機械接頭的安裝便捷性和維護可行性，降低施工難度和成本。7.4機械接頭和貫穿組件308檢測結構尺寸與形位公差檢測包括安全殼各部件的幾何尺寸、平面度、垂直度等。涂層與防腐檢測對安全殼的涂層厚度、附著力以及防腐性能進行評估。焊接質量檢測涵蓋焊縫外觀質量、內部缺陷以及焊接接頭力學性能等。8檢測319試驗9試驗為驗證設計假設和理論計算結果的正確性，進行的一系列基礎試驗。原型試驗在制造廠或現(xiàn)場對安全殼原型結構進行的試驗，以驗證其結構性能是否滿足設計要求。驗證試驗對已建成安全殼進行的試驗，以確保其在實際運行中的可靠性和安全性?；鶞试囼?29.1通則設計原則鋼制安全殼的設計應遵循確保安全、技術先進、經濟合理的原則，同時考慮施工安裝、檢修維護的便利性和對周邊環(huán)境的影響。本規(guī)范適用于壓水堆核電廠鋼制安全殼的設計、制造、安裝和驗收，包括安全殼的結構設計、材料選用、制造工藝、焊接工藝、無損檢測、熱處理、壓力試驗等方面。對鋼制安全殼設計建造過程中涉及的術語進行了定義和解釋，包括安全殼、設計壓力、設計溫度、公稱厚度等，以確保各方對關鍵概念和參數(shù)的理解一致。適用范圍術語定義9.1通則339.2結構完整性試驗驗證安全殼結構在設計壓力下的完整性。檢測安全殼結構是否存在泄漏、變形等異常情況。評估安全殼結構的安全性能是否滿足設計要求。9.2結構完整性試驗349.3密封性試驗通過密封性試驗，檢驗安全殼在設計和建造過程中是否滿足密封要求，確保其能夠有效防止放射性物質外泄。驗證安全殼的密封性能發(fā)現(xiàn)潛在泄漏路徑評估安全殼整體性能通過試驗，可以及時發(fā)現(xiàn)安全殼結構或系統(tǒng)中存在的潛在泄漏點，為后續(xù)維修和改進提供依據(jù)。密封性試驗是評估安全殼整體性能的重要環(huán)節(jié)，其結果可為核電廠的安全運行提供有力保障。9.3密封性試驗3510超壓保護確保安全殼完整性響應時間要求冗余設計原則10超壓保護超壓保護措施應能有效防止安全殼因內部壓力超過設計值而產生破裂或泄漏，確保安全殼的完整性。在發(fā)生可能導致安全殼超壓的事件時，超壓保護系統(tǒng)應能迅速響應，及時采取措施降低安全殼內部壓力。為確保超壓保護系統(tǒng)的可靠性，應采用冗余設計原則，設置多重保護機制，防止單一故障導致整個系統(tǒng)失效。3610.1通則設計原則鋼制安全殼的設計應遵循確保安全、經濟合理、技術先進、便于施工和維修的原則。02設計壽命鋼制安全殼的設計壽命應與核電廠的總體設計壽命相一致，并考慮長期運行和維護的需求。03設計標準鋼制安全殼的設計應符合國家現(xiàn)行相關標準和規(guī)范的要求，同時應滿足核電行業(yè)的特殊標準和規(guī)定。10.1通則013710.2外壓保護010203確保安全殼在外壓作用下具有足夠的穩(wěn)定性安全殼結構應能夠承受包括天氣、地震等自然因素產生的外壓，確保反應堆的安全。預防外壓導致的泄漏和破損設計時需充分考慮外壓對安全殼各個部分，包括殼體、貫穿件等的影響，防止因外壓作用導致泄漏或破損。便于檢查和維修在滿足外壓保護的同時，設計還需考慮未來對安全殼的檢查和維修需求。10.2外壓保護38附錄A(規(guī)范性)材料性能附錄A(規(guī)范性)材料性能鋼材類型與規(guī)格詳細列出所使用鋼材的種類、型號、規(guī)格及性能要求。鋼材質量證明文件要求提供鋼材質量證明書，確保其符合相關標準和規(guī)范。鋼材復驗與