ASME规范(核电设备)简介

1、核电规范标准】ASME规范（核电设备）简介2016-08-04 NPRV整理 核能研究展望NPRV【导言】国内在建的AP1000堆型也将在未来的几年内陆续投产，作为核电人，理应对这些机组中的重要设备建造所采用的ASME规范标准有基本的了解，下面就让小编对ASME规范中有关核电设备建造的部分进行一下简单介绍。 文章来源网络整理1国内外核电工程采用的标准体系1.1国际主要核电国家所采用规范标准体系ASME（美国）RCC-M（法国）KTA（德国）（俄国）CSA（加拿大）JIS（日本）1.2国内核电工程所采用的规范标准由于我国目前在运行和在建的核电站多为核电技术引进吸收再

2、消化的产物，这也造成了我国目前的核电项目所采用的规范标准比较繁杂的现状。归纳起来，主流的核电技术还是主要采用ASME和RCC-M。（1）运行的核电站秦山一期：ASME大亚湾：RCC-M秦山二期：RCC-M岭澳：RCC-M秦山三期：ASME+加拿大标准田湾核电站：（2）在建及及已立项项目中国快中子实验堆：，ASME，RCC-M秦山二期3、4号机组,岭东项目，辽宁红沿河，福建宁德等：RCC-M山东海阳，浙江三门：美国ASME2ASME规范标准体系概览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，

3、六十年代开始，每三年修订一次。2.1ASME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

4、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    NG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

5、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ANSI 16.34、16.41，管件制品按照ANSI 16.9进行检验等。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-105，SA-370，或SB-160的技术条件时即需参照第卷的材料技术

6、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。C、需作参照的其它技术条件和标准检查方法和验收标准，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

7、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)。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-1100”即表示其属非规定性附录。2.2采用ASME规范的核电设备建造基础（1）设备设计的内容1)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

8、设计、局部补强设计、焊接结构设计、法兰接管设计。2)设备的功能性设计泵、阀等能动部件。3)设备设计的边界范围ASME NB-1000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：焊接连接件的第一道焊缝接头螺栓连接件的第一个法兰面螺纹连接件的第一个螺纹接头。4)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（ASME NB）适用第三强度理论，即最大剪应力准则。核二、三级设备（ASME NC

9、、ND）适用第一强度理论，即最大主应力准则。5)设备设计步骤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。（2）设备建造的基础设备制造的主要内容包括：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；产品的试验压力试验、密封试验等功能性试验。3ASME- NCA分卷3.1内容和范围本卷给出ASME 1、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

10、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。3.2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。3.3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主要保证部件完整性。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       

11、0;            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  

12、60;     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

13、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。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。 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3.4责任和

14、义务NCA-3000给出了各种对象的责任和义务，包括 3.5NCA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。4ASME- NB分卷4.1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；NB-500

15、0      检验；NB-6000      试验；NB-7000      过压保护；NB-8000      铭牌、印记和报告。4.2NB-2000重点内容介绍NB-2120，许用的承压材料规格见卷PD，SI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）：NB-2400焊缝，见卷Part C；NB-2500检验和修补：承压材料的检验、验收标准和修补要求；NB-2

16、600材料制造厂的质量管理大纲。4.3NB-3000设计NB-3100设计总则，注意事项：（1）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。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：1）只考虑单一的最大工况；2）只考虑整个结

17、构薄膜应力和弯曲应力，未认真考虑局部应力集中；3）所有类型应力采用同一许用应力；4）用较高的安全系数，弥补应力分析的不足。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：1）按特定规范公式计算基本尺寸；2）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；3）用合理准则（使用限制）评定。NB-3211合格要求：1）应力强度限值（NB-3100和卷Part D，S表2A、2B、4）；2）遵守NB-3100规则；3）对产

18、生压缩应力的结构还必须考虑临界压应力；4）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）。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；容器的应力分类：ASME 表 NB-3217-1管道的应力分类：A

19、SME 表 NB-3217-2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）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）：NK1K1RNB3300容器设计NB3400泵的设计NB3500阀门设计NB3600管道设计4.4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不要求冲击性能数据的材料；成形后相应按每炉和每批进行NB-2300所要求的冲击试验的材料；对于冷成形的

20、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。此处，列出RCC-M中的相关规定进行对比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型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。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

21、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）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，工件内部加热等。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

22、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。4.5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

23、头NB-5210的规则；100%RT，外表面和可接近内表面及15mm母材区MT或PT。（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MT或PT。（4）容器C类焊缝和适用子管道、泵和阀门的类似焊缝NB-5230的规则：100%RT，外表面和可接近内能表面及15mm母材区MT或PT。（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。（6）角焊缝和套接焊缝NB-5250的规则：外表面及15mm母材区MT或PT。（7）永久性附件NB-5260的规则：外表面面及15mm母材区

24、MT或PT。（8）特殊焊缝密封焊：MT、PT覆盖层：PT密封面堆焊：PT管子与管板：PT钎焊：清除焊渣后目视或用仪表间接目视电子束焊：在相应形式焊缝检验之后+UT电渣焊：在相应形式焊缝检验之后+UT（9）焊缝的验收标准NB5300射线检验NB5320：裂纹、未熔合和未焊透；条形显示：T<19mm<6.3mm；57mm>T>19mm T/3mm ；T>57mm>19mm；焊根长形显示大于以上规定；12T内总长大于T的直线显示排列；超出附录VI的圆形显示。超声检验NB5330：超出基准波且长度超过:T<19mm       &

25、#160;  <6.3mm;57mm>T>19mm    T/3mm ;T>57mm         19mm; 裂纹、未熔合和未焊透。磁粉检验NB5340：>1.5mm显示为相关显象不合格显示:线性显示或裂纹;>4.7mm的圆形显示;一条直线上4个圆形显示切间距限于1.5mm;任何3800mm2上有10个以上的圆形显示。渗透检验NB5350：>1.5mm显示为相关显象不合格显示:线性显示或裂纹;>4.7mm的圆形显示;一条直线上4个圆形显示切间距限于1.5mm;任何

26、3800mm2上有10个以上的圆形显示。气体或气泡形成试验（密封性测试)压力试验或真空试验时进行。（10）容器最终检验水压试验后，对于焊缝区和补焊区，在可达时都应进行MT或PT进行检验。4.6试验NB6000  试验6100  一般要求6110  试验范围6111  一般水压和气压试验介质6112  设备和附件的试验压力6113  系统的压力试验  6115  压力试验时间以及设备和附件的印记6116  静压试验后局部范围的机加工6117  封闭焊缝和人员闸门的另一种试验6118  在

27、特殊设计的焊接密封处的另一种试验6120  试验准备6121  暴露接头6122  附加临时支承件6123  伸缩接头的约束和隔离6124  不作压力试验的设备的隔离6125  装有盲扳的法兰接头的处理6126  防止试验介质膨胀的措施  6200  液压试验6210  液压试验规程6211  在高点设放气孔6212  试验介质的试验温度(RTNDT+60°F)6215  加压前试验设备的校核6220  液压试验压力要求6221  系统液压试验压力要求的最低压力设备：不低于设计压力的1.25倍；系统：不低于超压保护装置所保护的边界内任何设备的最低设计压力的1.25倍。6222  液压试验压力允许的最高压力按NB-3226规定的应力限值来确定。6223  阀门、泵以及具有钎