ASME核电站规范标准体系介绍专题培训课件.ppt
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1、ASME核电站规范标准体系介绍目录国际主要核电站规范标准体系ASME规范标准体系RCC-M规范体系国际主要核电规范标准体系ASME(美国)RCCM(法国)KTA(德国)(俄国)CSA(加拿大)JIS(日本)运行核电站秦山一期:ASME大亚湾:RCCM秦山二期:RCCM岭澳:RCCM秦山三期:ASME+加拿大标准田湾核电站:在建及已立项项目:中国快中子实验堆:,ASME,RCCM秦山二期3、4号机组,岭东项目,辽宁红沿河,福建宁德等:RCCM山东海阳,浙江三门:美国ASME国内核电项目工程的规范标准ASME规范标准体系ASME规范是最为广泛,内容最为详尽的一部关于锅炉及压力容器的规范。其制订的目
2、的在于提供对设计、制造和检验质量进行控制的有关规则。于1914正式颁发,六十年代开始,每三年修订一次。ASME规范标准体系结构第卷动力锅炉第卷材料技术条件A篇钢铁材料B篇有色金属材料C篇焊条、焊丝及填充金属D篇性能第卷采暖锅炉第卷无损检验第卷采暖锅炉维护和运行的推荐规程第卷动力锅炉维护的推荐规程ASME规范标准体系结构第卷压力容器第一册第二册另一规程第卷焊接与钎焊评定第卷玻璃纤维增强塑料压力容器第卷核动力装置设备在役检查规程ASME规范标准体系结构第卷核动力装置设备NCA分卷:第一册及第二册的总要求第一册:NB分卷一级设备NC分卷二级设备ND分卷三级设备NE分卷MC级设备NF分卷设备支承结构N
3、G分卷堆芯支承结构附录第二册:混凝土反应堆容器与安全壳规范CB混凝土反应堆容器CC混凝土安全壳第三册:乏燃料运输容器ASME规范标准体系结构核动力装置高温设备(在规范案例中):N-47-21高温使用的一级设备N-201-1高温使用的堆芯设备N-253-2高温使用的二三级设备N-48-1高温设备的制造与安装N-49-3高温设备的检验N-50-1高温设备的试验N-51-2高温设备的超压保护ASME规范标准体系结构第卷核动力装置设备设计制造以美国材料与试验学会(ASTM)的检验方法和验收标准、美国国家标准(ANSI)为技术基础。例如:阀门的结构和功能要求就是ANSI16.34、16.41,管件制品按
4、照ANSI16.9进行检验等。ASME规范标准体系结构ASME第卷核动力装置设备的构成第III卷包括第一册和第二册。第一册的分卷用大写字母N表示,第二册的分卷用大写字母C表示。分卷分卷分成章、节、条,根据需要,还可分成款和项。章章的数字编号题目1000引言或范围2000材料3000设计4000制造和安装5000检验6000试验7000超压保护8000铭牌、印记和报告ASME规范标准体系结构节节的编号用100的倍数来表示,如NB一1100或CB一l200。段段的编号用10的倍数来表示,例如NB一1130,段的标题下一般没有正文。当如NB一1110下面有正文时,就考虑将此正文作为一“条”来处理。A
5、SME规范标准体系结构条条的编号用1的倍数来表示,例如NB2131或CB2132。款条中分出各款如属重要的区分时,则其款的编号是在条的数字后面加以小数点,其后再写l或1以上的几个倍数例如NB1111.1或CB11112。当条中分出各款属于次要的区分时,则其各款的表示方法可以是在条的数字后面加以圆括弧,其内填写小写字母,例如NB一1111(a)或CB1111(b)。项用数字编号的款中所分出的项,用其数字后加上圆括弧内的小写字母来表示,例如NB一1111.1(a)或CB1111.1(b)。字母编号的款中如必须再分项时,则在其款的编号后面再加以圆括弧,其中填写阿拉伯数字,例如NB一1111(a)(l
6、)或CB1111(a)(2)。ASME规范标准体系结构参照第卷内所用的参照,一般可归纳为以下四类:A、用第卷的其他部分作参照B、用其他各卷作参照第卷材料技术条件当对材料的要求或对材料检验与试验的要求需符合诸如SA一105,SA一370,或SB160的技术条件时即需参照第卷的材料技术条件。这些参照均以字母S开头。第V卷无损检验参照第V卷则以字母“T”开头,它表示涉及材料或焊接的无损检验。第IX卷焊接和钎焊评定参照第IX卷以字母“Q”开头,涉及焊接和钎焊的有关要求。第卷核动装置设备的在役检查当引用在役检查方面的参照时,应采用第XI卷的规则。ASME规范标准体系结构C、需作参照的其它技术条件和标准检
7、 查 方 法 和 验 收 标 准,美 国 材 料 与 试 验 学 会(ASTM)。有关产品(如阀门法兰和附件)的尺寸标准,美国国家标准学会(ANSI)。有关产品(如阀门法兰和附件)的尺寸标准和其他标准,阀门和附件工业制造厂标准化协会(WSSVFI)。焊接和钎焊材料的技术条件,美国焊接学会(AWS)。这类技术条件编入第II卷,并以“SF”表示。贮罐和法兰的设计和制造的标准,美国石油学会(API)。ASME规范标准体系结构D、参照附录在第卷中使用了两种附录,称为规定性附录和非规定性附录。(1)规定性附录包含了建造中必须遵循的各项要求,参照这类附录的内容用罗马数字后面紧接阿拉伯数字的形式表示,例如参
8、照表一1.2或一1100即表示其属规定性附录。(2)非规定性附录提供了为第卷所用的资料或导则,参照这类附录的内容大写字母后面紧接阿拉伯数字的形式表示,例如“参照D一1100”即表示其属非规定性附录。核电设备建造基础设备设计的内容设备的结构完整性设计对象:容器、贮罐、泵壳、阀体和管道等。设计内容:承压边界厚度设计、局部补强设计、焊接结构设计、法兰接管设计。设备的功能性设计:泵、阀等能动部件。设备设计的边界范围:ASMENB1000设备设计任务书所规定的设备边界离开设备(容器、贮罐泵、阀)不得小于下列范围:a.焊接连接件的第一道焊缝接头b.螺栓连接件的第一个法兰面c.螺纹连接件的第一个螺纹接头。核
9、电设备建造基础设备设计的理论基础和方法强度理论:第一强度理论(最大主应力)第二强度理论(最大主应变)第三强度理论(最大剪应力)第四强度理论0(复合主应力)ASME的使用限制是基本强度理论的变形形式。核一级设备(ASMENB)适用第三强度理论即最大剪应力准则核二、三级设备(ASMENC、ND)适用第一强度理论,即最大主应力准则核电设备建造基础设计方法:a、确定承压边界厚度b、功能设计c、补强结构设计d、焊接与加工结构设计e、工况和应力分析设备制造的主要内容材料采购(采购技术规格书)与复验;制造工艺工艺要求(规范标准)、工艺试验与工艺评定;特殊工艺过程材料、设备、人员、规程、环境;过程监督和检验;
10、产品的试验压力试验、密封试验等功能性试验。核电设备建造基础ASME-NCA分卷一、内容和范围本卷给出ASME1、2、3分册的总要求,制定了核动力装置的设计、制造、打印和超压保护方面要求;第1分册包括NB,NC,ND,NE,NF,NG,NH7个分卷;第2分册为对混凝土反应堆容器和安全壳的规范;第3分册为乏燃料和高放射性材料或废物贮运容器。二、设备分级在NCA-2000中提出了设备分级;按设备分级进行设计、制造和质量控制。ASME-NCA分卷三、设备的设计基础NCA分卷规定了系统运行与试验工况,规定了设计、使用和试验载荷及其限值的确定。ASME对有机械运动要求的部件的运行性能不予保证,即ASME主
11、要保证部件完整性。ASME-NCA分卷设计、使用和试验限值设计限值:设计载荷的极限值;使用限值:分4级工况载荷载荷组合基准工况设计载荷设计内压+管道反作用力正常和扰动工况A级使用载荷设计内压+管道反作用力+OBE正常和扰动工况B级使用载荷1.1设计内压+管道反作用力+OBE紧急工况C级使用载荷1.2设计内压+管道反作用力事故工况D级使用载荷1.2设计内压+管道反作用力+SSE+管道破裂载荷ASME-NCA分卷A级使用限值:由设备或支承件在完成其规定的使用功能中所可能承受的载荷而规定所有A级使用载荷都必须适用的一组极限值。B级使用限值:对所有B级使用载荷都必须适用的一组极限值。设备或支承件必须受
12、得住这些给定载荷而不发生需要修补的损坏。C级使用限值:对所有C级使用载荷都必须适用的一组极限值,它允许在结构不连续区域中有较大的变形,它可能引起设备或支承件停机检查或修理,此限值用户应复核是否符合已确定的系统安全准则。D级使用限值:对所有D级使用载荷都必须适用的一组极限值,这些极限值可允许显著的整体变形,会使部件丧失尺寸的稳定性,并有需作修理的损坏。因而用户需复核是否与确定的系统安全准则相符。v使用限值可用更为严格的级别来替换,如B级限可用于原规定为C级使用限值的地方。试验限值:在设备或系统压力试验时的限制。ASME-NCA分卷防止:过度变形、塑性失稳、弹性和弹塑性失稳A级防止:渐进性变形和疲
13、劳B级防止:过度变形、塑性失稳、弹性和弹塑性失稳,但安全裕量小C级防止:弹性和弹塑性失稳(相当于压力边界完整性丧失),但不排除过度变形D级ASME-NCA分卷四、责任和义务:NCA-3000给出了各种对象的责任和义务ASME-NCA分卷五、NCA还包括:4000质量保证;5000授权检验;8000授权证书、铭牌、钢印和数据报告;9000术语汇编。ASME-NCA分卷ASME-NB分卷一、范围与内容:对一级部件在材料、设计、制造、检验、试验、超压保护、标记和证书持有者编写报告等方面所要求的规则。内容包括:NB-1000序言或范围;NB-2000材料;NB-3000设计;NB-4000制造和安装;
14、NB-5000检验;NB-6000试验;NB-7000过压保护;NB-8000铭牌、印记和报告。ASME-NB分卷二、NB-2000重点内容介绍NB-2120,许用的承压材料规格见卷PD,S表2A,2B(ASME1998版)。NB-2300,材料满足对断裂韧性的要求,采用的要求是(下表适用于铁素体材料,奥氏体不锈钢和非铁素体材料不需考虑冲击性能):ASME-NB分卷ASME-NB分卷NB-2400焊缝,见卷PartC;NB-2500检验和修补:承压材料的检验、验收标准和修补要求;NB-2600材料制造厂的质量管理大纲。ASME-NB分卷三、NB-3000设计:NB-3100设计总则,注意(1)
15、载荷条件:有内压,外压,冲击载荷,自重,当地规定的风、雪载荷,振动载荷,地震载荷,支承等的反作用力,温度效应等。(2)使用工况按NCA分级;对规定为B级限制的工况的持续时间应列入设计任务书;对规定为C级限制的所有工况,当Sa图I-9疲劳曲线106次对应值时必须不大于25次。ASME-NB分卷NB3200分析法设计(一级设备或规格书特别要求)常规设计与分析法设计的比较:常规设计:是基于弹性失效准则,认为结构中某最大应力点一旦进入塑性,结构就丧失了纯弹性状态,即为失效。其特点为:)只考虑单一的最大工况;)只 考 虑 整 个 结 构 薄 膜 应 力 和 弯 曲 应 力,未认真考虑局部应力集中。)所有
16、类型应力采用同一许用应力。)用较高的安全系数,弥补应力分析的不足。ASME-NB分卷分析法设计将应力进行详细的分类(一次、二次和峰值应力),分别计算。基于塑性失效准则,即一点的应力强度达到屈服极限时,整个结构并不失效,只有当整个截面上各点的应力强度达到屈服极限时,结构才算失效。采用第三强度理论。它的方法:)按特定规范公式计算基本尺寸;)针 对 不 同 工 况 下 的 所 有 载 荷,对 所有部位全面进行应力分析;)用合理准则(使用限制)评定。ASME-NB分卷NB-3211合格要求:(A)应力强度限值(NB-3100和卷PartD,S表2A、2B、4)(B)遵守NB-3100规则;(C)对产生
17、压缩应力的结构还必须考虑临界压应力;(D)提供防止无延性断裂方法,并满足使用和试验工况的要求(附录G方法)。ASME-NB分卷应力强度使用任意经过验证的方法计算部件在各种载荷下的应力分量(总体一次薄膜应力,局部一次薄膜应力,一次弯曲应力,二次应力等),对每一类应力,计算出由不同类型载荷引起的t的代数和。用下列关系式计算应力差S12=1-2,S23、=2-3,S31、=3-1;应力强度S为S12、S23、S31中绝对值最大者。应力分类总体一次薄膜应力,Pm;局部一次薄膜应力,PL;一次弯曲应力,Pb;膨胀应力,Pe;二次应力,Q;峰值应力,F;ASME-NB分卷容器的应力分类:ASME表NB-3
18、217-1管道的应力分类:ASME表NB-3217-2ASME-NB分卷各种工况应力限制适用于除螺栓以外的承压部件,(螺栓结构的分析和验收准则见NB-3230)ASME-NB分卷疲劳分析:疲劳累积损伤系数U1其它特殊限值:剪应力与其限值;支承应力与限值;螺栓应力与限值等。防非延性断裂(附录G):NK1K1RASME-NB分卷NB3300容器设计NB3400泵的设计NB3500阀门设计NB3600管道设计ASME-NB分卷四、制造和安装成形工艺评定(评定材料的冲击性能)条件:评定试验材料与设备使用材料具有相同规格、等级和热处理状态,相近的性能。下述过程不需进行工艺评定:按照NB-2300不要求冲
19、击性能数据的材料;成形后相应按每炉和每批进行NB2300所要求的冲击试验的材料;对于冷成形的变形量,当碳钢5%,奥氏体不锈钢10%时,不需评定;最终应变小于预先评定的工艺规程的材料成形过程。RCC-M中的相关规定ASME-NB分卷成形工艺评定与工艺试验变形前后各三个试样以评定成形和相应的热处理的影响;在变形材料的拉伸侧取样;按NB4213的方法计算成形工艺的应变速率;应使用与材料制造中采用的相似的成形方法来模拟工艺的表面最大应变速率;每炉取足够的试样进行冲击试验,按NB2300进行试验或测量TNDT。ASME-NB分卷重新成形评定:对于以下情况进行重新工艺评定a焊后热处理保温时间大于评定时间或
20、未进行热处理;b实际工艺过程的变形率大于已评定的过程的0.5%以上;c.成形或弯曲过程中,所用的预热温度高于120,而未进行热处理。所有焊接工艺按NB4300及第卷要求进行工艺评定焊接的实施(NB-4400)ASME-NB分卷热处理(NB-4600)焊接预热在不影响母材性能、已焊焊缝性能的前提下进行预热;成分、结构约束、材料厚度、温度等。可参考附录D的建议。层间温度控制。焊后热处理:加热和冷却速率的控制(NB4623);焊后热处理的时间、温度见NB-4622,注意免作焊后热处理的条件NB4622.7/8,如有色金属焊接等。焊后热处理的方法(NB4624):炉内一次或多次加热,局部加热,工件内部
21、加热等。ASME-NB分卷管道、泵和阀门的成形热处理:热成形的铁素体合金部件,根据NB-4620的要求进行下述一种方式的热处理:完全退火,正火+回火,淬火+回火碳钢部件,壁厚大于20mm冷成形后按NB-4620进行热处理冷成形的铁素体合金部件:外径大于100mm,壁厚大于13mm的,按NB-4620要求进行热处理免热处理:900以上的热成形,奥式体不锈钢冷热成形除非有特殊要求,小于上面厚度的碳钢和铁素体合金钢的冷成形。ASME-NB分卷五、检验核设备的检验一级设备建造过程中的检验可以采用NB-5000规则。(1)焊缝坡口表面检验容器A、B、C、D类焊缝接头以及其他设备内类似承压焊缝的所有焊接坡
22、口表面,应采用磁粉法或液体渗透法检验,这一要求应不适用于名义厚度不大于1英寸的焊缝。(2)容器A类焊缝和类似的管道、泵和阀门的纵向对接焊接接头NB-5210的规则;100%RT,外表面和可接近内表面及15mm母材区MTorPTASME-NB分卷五、检验核设备的检验一级设备建造过程中的检验可以采用NB-5000规则。(1)焊缝坡口表面检验容器A、B、C、D类焊缝接头以及其他设备内类似承压焊缝的所有焊接坡口表面,应采用磁粉法或液体渗透法检验,这一要求应不适用于名义厚度不大于1英寸的焊缝。(2)容器A类焊缝和类似的管道、泵和阀门的纵向对接焊接接头NB-5210的规则;100%RT,外表面和可接近内表
23、面及15mm母材区MTorPTASME-NB分卷(3)容器B类焊缝接头及管道、泵和阀门的类似环向对焊接接头(周向对接焊缝)NB-5220的规则:100%RT,外表面和可接近内能表面及15mm母材区MTorPT(4)容器C类焊缝和适用子管道、泵和阀门的类似焊缝NB-5230规则:100%RT,外表面和可接近内能表面及15mm母材区MTorPT(5)容器D类焊缝和适用子管道、泵和阀门的类似的接管焊缝NB-5240的规则ASME-NB分卷(6)角焊缝和套接焊缝NB-5250:外表面及15mm母材区MTorPT(7)永久性附件规则NB-5260:外表面面及15mm母材区MTorPT(8)特殊焊缝密封焊
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