《压水堆核电厂钢制安全壳设计建造规范gbt+42143-2022》详细解读

《压水堆核电厂钢制安全壳设计建造规范gb/t42143-2022》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语、定义和符号3.1术语和定义3.2符号4总体原则和要求4.1通则4.2本文件管辖边界contents目录5材料5.1通则5.2材料的总要求5.3铁素体钢材的试件和试样5.4材料的断裂韧性要求5.5焊接材料5.6承压材料的检测和修补6设计6.1设计原则contents目录6.2公式法设计6.3分析法设计6.4开孔和开孔补强6.5焊接连接设计6.6螺栓的应力限制6.7特殊要求6.8电气和机械贯穿件7制造和安装7.1通则contents目录7.2成形、装配和对中7.3焊接及评定7.4机械接头和贯穿组件8检测9试验9.1通则9.2结构完整性试验9.3密封性试验10超压保护contents目录10.1通则10.2外压保护附录A(规范性)材料性能附录B(资料性)根据TNDT确定钢制安全壳部件金属最低容许使用温度附录C(规范性)外压计算用图表附录D(规范性)设计疲劳曲线参考文献011范围压水堆核电厂本规范适用于压水堆核电厂钢制安全壳的设计、建造与验收。特定堆型与功率范围针对特定堆型和功率范围的压水堆核电厂，需结合实际情况进行适当调整。1范围022规范性引用文件GB/TXXXX-XXXX钢结构设计规范该标准作为本规范的基础，提供了压水堆核电厂钢制安全壳结构设计的基本要求和指导原则。0102GB/TXXXX-XXXX核电厂安全壳完整性监督要求该文件对安全壳的完整性提出了明确要求，包括结构强度、密封性等方面的规定，确保安全壳在正常运行和事故条件下均能保持其完整性。2规范性引用文件033术语、定义和符号123指压水堆核电厂中包容反应堆冷却剂系统压力边界的钢制结构，具有承受设计基准事故下压力和温度载荷的能力。安全壳指采用钢板材料建造的安全壳，也称钢安全壳。钢制安全壳指核电厂设计中考虑的、在核电厂寿期内可能发生的、用于确定核电厂设计基准的一组有代表性的事故。设计基准事故3术语、定义和符号043.1术语和定义指压水堆核电厂中包围反应堆冷却剂系统全部压力边界并具有足够强度和密封性能的钢制结构，是防止放射性物质泄漏的最后一道屏障。安全壳指安全壳在设计基准事故期间及之后，能够保持其结构完整性和密封性能的能力。安全壳完整性指在安全壳结构密封性能试验中，测得的安全壳空气泄漏量与规定的最大允许泄漏量的比值，是评估安全壳密封性能的重要指标。安全壳泄漏率3.1术语和定义053.2符号

3.2符号A安全壳内自由容积，单位为立方米（$m^3$）。B结构整体屈曲临界应力，单位为兆帕（MPa）。C结构局部屈曲临界应力，通常指板材的局部失稳临界应力，单位为兆帕（MPa）。064总体原则和要求03严格施工质量控制施工过程中必须严格执行质量控制标准，确保安全壳的建造质量符合设计要求。01严格设计标准安全壳的设计必须符合国家核安全法规和标准的要求，确保其在各种极端工况下能保持完整性和稳定性。02优质材料选用选用高强度、耐腐蚀、抗辐射的优质钢材，确保安全壳的结构安全和耐久性。4总体原则和要求074.1通则钢制安全壳的设计、建造和验收应满足本规范的规定，确保结构安全可靠，满足核电厂正常运行和事故工况下的功能要求。符合性原则钢制安全壳的设计应与核电厂其他系统相协调，确保整体布局合理，接口顺畅，便于操作和维护。协调性原则钢制安全壳应采用先进的技术和材料，充分考虑节能减排、环保等要求，提高工程的经济性和社会效益。先进性原则4.1通则084.2本文件管辖边界4.2本文件管辖边界压水堆核电厂钢制安全壳本规范明确适用于压水堆核电厂中的钢制安全壳，确保其设计、建造和运行的安全性。其他类型安全壳的参考尽管本规范主要针对压水堆核电厂的钢制安全壳，但其中的设计原则和建造要求也可为其他类型安全壳的设计建造提供一定参考。095材料耐腐蚀性规范中详细规定了钢材必须具有出色的耐腐蚀性，以保证在核电厂高湿、高辐射环境下长期稳定运行。强度和韧性所用钢材需满足特定的强度和韧性要求，能够承受地震、风暴等极端情况下的载荷。可焊性和成形性考虑到钢制安全壳的制造和安装过程，规范对钢材的可焊性和成形性也提出了明确要求。5材料105.1通则钢制安全壳的设计应遵循确保安全、经济合理、技术可行的原则，并考虑到结构耐久性、抗震性能、施工工艺性等因素。设计原则钢制安全壳的设计应符合国家现行有关标准的规定，同时应满足核电厂特定的安全和功能要求。设计标准设计过程中应注重结构分析与优化，确保钢制安全壳在各种极端工况下均能保持结构完整性和密封性，为核电厂提供有效的安全防护。设计过程5.1通则115.2材料的总要求所选材料必须符合国家相关规范和标准，确保安全可靠性。符合规范与标准根据安全壳的设计要求和运行环境，选择性能匹配的材料，确保结构的稳定性和耐久性。性能匹配在满足安全和使用性能的前提下，考虑材料的成本效益，实现经济合理。经济合理5.2材料的总要求125.3铁素体钢材的试件和试样来源和代表性试件的几何尺寸和形状应符合相关标准和设计要求，以确保试验结果的准确性和可靠性。几何尺寸和形状数量和分布试件的数量和分布应满足试验的需要，能够充分反映钢材的性能和质量状况。试件应取自钢质安全壳的实际供货材料，确保其具有代表性和真实性。5.3铁素体钢材的试件和试样135.4材料的断裂韧性要求即平面应变断裂韧性，是材料抵抗裂纹扩展能力的关键指标。规范中详细列出了不同材料在不同温度下的KIC值要求。规范指出，随着钢板厚度的增加，其断裂韧性也会相应提高。因此，在选材时需考虑厚度对断裂韧性的影响。5.4材料的断裂韧性要求断裂韧性与厚度关系KIC值145.5焊接材料符合国家标准01焊接材料应符合国家相关标准规定，确保其质量和性能满足核电厂安全壳的焊接要求。考虑母材匹配性02在选择焊接材料时，应充分考虑其与母材的匹配性，包括化学成分、力学性能和焊接工艺性等，以确保焊接接头的质量。优先选用经验证的材料03应优先选用在类似产品或条件下经过验证的焊接材料，降低潜在风险。5.5焊接材料155.6承压材料的检测和修补检测范围包括安全壳的壳体、封头、接管等所有承压部件。检测方法采用无损检测技术，如超声检测、射线检测等，确保全面覆盖且准确可靠。检测重点关注材料的内部缺陷、裂纹、夹渣等可能影响承压性能的问题。5.6承压材料的检测和修补166设计确保安全壳的完整性安全壳作为核电厂的最后一道安全屏障，其设计必须确保在各种极端工况下均能保持结构的完整性和密封性。符合相关标准和规范安全壳的设计应遵循国家核安全法规、导则以及国际标准，确保设计质量和可靠性。优化设计方案在满足安全要求的前提下，应通过合理的设计优化，降低建造成本，提高经济效益。6设计176.1设计原则安全性原则钢制安全壳的设计应确保在核电厂正常运行、预计运行事件以及设计基准事故条件下，能够保持结构的完整性和密封性，有效防止放射性物质外泄。可靠性原则设计应充分考虑各种潜在的不利因素，如地震、极端气候等，确保安全壳在这些条件下仍能发挥预定的保护功能。同时，应采用经过验证的材料、工艺和设计方案，以降低建造和运行过程中的风险。经济性原则在满足安全性和可靠性要求的前提下，应优化设计方案，降低建造成本。这包括合理选择材料、减少不必要的冗余设计以及提高建造效率等。同时，还应考虑运行维护的便利性，以降低核电厂全生命周期的成本。6.1设计原则186.2公式法设计经济性原则在满足安全要求的前提下，通过合理的公式选择和参数设置，实现安全壳设计的经济性。适用性原则公式法设计应适用于不同类型、规模和要求的压水堆核电厂钢制安全壳设计。安全性原则公式法设计应确保安全壳结构在各种极端工况下的安全性和稳定性，满足核安全要求。6.2公式法设计196.3分析法设计精确计算采用先进的有限元分析方法，对钢制安全壳在各种工况下的应力进行精确计算。考虑材料特性结合钢材的弹性模量、泊松比等材料特性，确保分析结果的准确性。边界条件设定合理设定分析的边界条件，如约束、载荷等，以模拟实际情况。6.3分析法设计206.4开孔和开孔补强允许的开孔类型根据安全壳的结构设计和使用需求，明确允许的开孔类型，如人员闸门、设备闸门等。开孔尺寸限制为确保安全壳的结构完整性，对各类开孔的最大尺寸进行限制，并提供相应的计算公式和参数。开孔位置要求对开孔在安全壳上的位置进行明确规定，以避免对关键结构造成不良影响。6.4开孔和开孔补强030201216.5焊接连接设计焊接接头质量要求各类焊接接头的质量应符合相关标准和设计要求，确保焊接接头的强度、韧性和密封性。进行焊接工艺评定在正式施工前，应对所选用的焊接方法进行工艺评定，验证焊接工艺的可行性和合理性。选择合适的焊接接头类型根据安全壳的结构特点、受力情况及焊接工艺性，选用合适的焊接接头类型，如对接接头、角接接头等。6.5焊接连接设计226.6螺栓的应力限制螺栓作为连接结构的关键元件，其应力限制对于确保整个结构的安全性至关重要。保证结构安全过高的应力可能导致螺栓发生断裂，从而引发严重的安全事故。防止螺栓断裂合理的应力限制能够延长螺栓的使用寿命，减少维修和更换的频率。延长使用寿命6.6螺栓的应力限制236.7特殊要求钢制安全壳应能够承受设计基准地震的烈度和加速度，确保结构完整性和安全功能。地震烈度与加速度采用适当的抗震构造措施，如加强节点连接、设置耗能装置等，以提高结构的抗震性能。抗震构造措施安全壳应配备地震监测系统，实时记录地震数据，为结构安全评估提供依据。地震监测与记录0102036.7特殊要求246.8电气和机械贯穿件6.8电气和机械贯穿件01电气贯穿件应满足安全壳的电气连续性和密封性要求。02设计应确保电气贯穿件在正常和异常工况下均能保持结构完整性和电气性能。需考虑电气贯穿件与相邻设备或系统的电磁兼容性。03257制造和安装制造工艺制造商应制定详细的制造工艺规程，包括钢材下料、成型、焊接、热处理等各个环节的控制要求。无损检测对安全壳的重要焊缝和关键部位进行无损检测，如超声波探伤、射线检测等，以确保焊缝质量。钢材质量控制必须按照规范要求进行钢材的采购、验收和入库，确保钢材质量符合设计要求。7制造和安装267.1通则7.1通则本章节规定了钢制安全壳设计的总体要求，包括结构形式、材料选择、设计载荷、安全裕量等方面的内容。后续章节将针对这些方面进行更为详细的规定和说明。设计范围钢制安全壳的设计应遵循确保安全、技术可行、经济合理的原则，同时满足相关核安全法规和导则的要求。设计原则钢制安全壳的设计寿命应与核电厂的整体设计寿命相一致，确保在预定的使用期限内能够安全有效地运行。设计寿命277.2成形、装配和对中精度控制钢制安全壳的成形过程需严格控制尺寸精度，确保各部件的准确配合。加工工艺采用合适的加工工艺，如冲压、卷制等，以保证材料的均匀变形，避免产生裂纹等缺陷。质量检查成形完成后，需进行全面质量检查，确保钢制安全壳的成形质量符合规范要求。7.2成形、装配和对中287.3焊接及评定焊接内部质量通过无损检测等方法，确保焊缝内部无夹渣、未熔合等缺陷，保证焊接接头的完整性和可靠性。焊接变形控制采取合理的焊接顺序和工艺措施，有效控制焊接变形，确保钢制安全壳的几何尺寸和形状精度。焊缝外观质量确保焊缝表面平整、无裂纹、无气孔等缺陷，符合相关标准和规范的要求。7.3焊接及评定297.4机械接头和贯穿组件强度和密封性机械接头应确保足够的强度和良好的密封性能，以满足安全壳的整体结构要求。耐腐蚀和耐辐照性接头材料应具备优异的耐腐蚀和耐辐照性能，以确保在核电厂长期运行过程中的稳定性和安全性。易于安装和维护设计时应考虑机械接头的安装便捷性和维护可行性，降低施工难度和成本。7.4机械接头和贯穿组件308检测结构尺寸与形位公差检测包括安全壳各部件的几何尺寸、平面度、垂直度等。涂层与防腐检测对安全壳的涂层厚度、附着力以及防腐性能进行评估。焊接质量检测涵盖焊缝外观质量、内部缺陷以及焊接接头力学性能等。8检测319试验9试验为验证设计假设和理论计算结果的正确性，进行的一系列基础试验。原型试验在制造厂或现场对安全壳原型结构进行的试验，以验证其结构性能是否满足设计要求。验证试验对已建成安全壳进行的试验，以确保其在实际运行中的可靠性和安全性。基准试验329.1通则设计原则钢制安全壳的设计应遵循确保安全、技术先进、经济合理的原则，同时考虑施工安装、检修维护的便利性和对周边环境的影响。本规范适用于压水堆核电厂钢制安全壳的设计、制造、安装和验收，包括安全壳的结构设计、材料选用、制造工艺、焊接工艺、无损检测、热处理、压力试验等方面。对钢制安全壳设计建造过程中涉及的术语进行了定义和解释，包括安全壳、设计压力、设计温度、公称厚度等，以确保各方对关键概念和参数的理解一致。适用范围术语定义9.1通则339.2结构完整性试验验证安全壳结构在设计压力下的完整性。检测安全壳结构是否存在泄漏、变形等异常情况。评估安全壳结构的安全性能是否满足设计要求。9.2结构完整性试验349.3密封性试验通过密封性试验，检验安全壳在设计和建造过程中是否满足密封要求，确保其能够有效防止放射性物质外泄。验证安全壳的密封性能发现潜在泄漏路径评估安全壳整体性能通过试验，可以及时发现安全壳结构或系统中存在的潜在泄漏点，为后续维修和改进提供依据。密封性试验是评估安全壳整体性能的重要环节，其结果可为核电厂的安全运行提供有力保障。9.3密封性试验3510超压保护确保安全壳完整性响应时间要求冗余设计原则10超压保护超压保护措施应能有效防止安全壳因内部压力超过设计值而产生破裂或泄漏，确保安全壳的完整性。在发生可能导致安全壳超压的事件时，超压保护系统应能迅速响应，及时采取措施降低安全壳内部压力。为确保超压保护系统的可靠性，应采用冗余设计原则，设置多重保护机制，防止单一故障导致整个系统失效。3610.1通则设计原则钢制安全壳的设计应遵循确保安全、经济合理、技术先进、便于施工和维修的原则。02设计寿命钢制安全壳的设计寿命应与核电厂的总体设计寿命相一致，并考虑长期运行和维护的需求。03设计标准钢制安全壳的设计应符合国家现行相关标准和规范的要求，同时应满足核电行业的特殊标准和规定。10.1通则013710.2外压保护010203确保安全壳在外压作用下具有足够的稳定性安全壳结构应能够承受包括天气、地震等自然因素产生的外压，确保反应堆的安全。预防外压导致的泄漏和破损设计时需充分考虑外压对安全壳各个部分，包括壳体、贯穿件等的影响，防止因外压作用导致泄漏或破损。便于检查和维修在满足外压保护的同时，设计还需考虑未来对安全壳的检查和维修需求。10.2外压保护38附录A(规范性)材料性能附录A(规范性)材料性能钢材类型与规格详细列出所使用钢材的种类、型号、规格及性能要求。钢材质量证明文件要求提供钢材质量证明书，确保其符合相关标准和规范。钢材复验与