《壓水堆核電廠鋼制安全殼設(shè)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(shè)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(shù)語、定義和符號3.1術(shù)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(shè)計6.1設(shè)計原則contents目錄6.2公式法設(shè)計6.3分析法設(shè)計6.4開孔和開孔補強6.5焊接連接設(shè)計6.6螺栓的應(yīng)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(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)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(jié)合實際情況進行適當(dāng)調(diào)整。1范圍022規(guī)范性引用文件GB/TXXXX-XXXX鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范該標(biāo)準作為本規(guī)范的基礎(chǔ)，提供了壓水堆核電廠鋼制安全殼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求和指導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(shù)語、定義和符號123指壓水堆核電廠中包容反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力邊界的鋼制結(jié)構(gòu)，具有承受設(shè)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(shè)計中考慮的、在核電廠壽期內(nèi)可能發(fā)生的、用于確定核電廠設(shè)計基準的一組有代表性的事故。設(shè)計基準事故3術(shù)語、定義和符號043.1術(shù)語和定義指壓水堆核電廠中包圍反應(yīng)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(jié)構(gòu)，是防止放射性物質(zhì)泄漏的最后一道屏障。安全殼指安全殼在設(shè)計基準事故期間及之后，能夠保持其結(jié)構(gòu)完整性和密封性能的能力。安全殼完整性指在安全殼結(jié)構(gòu)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(biāo)。安全殼泄漏率3.1術(shù)語和定義053.2符號

3.2符號A安全殼內(nèi)自由容積，單位為立方米（$m^3$）。B結(jié)構(gòu)整體屈曲臨界應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）。C結(jié)構(gòu)局部屈曲臨界應(yīng)力，通常指板材的局部失穩(wěn)臨界應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）。064總體原則和要求03嚴格施工質(zhì)量控制施工過程中必須嚴格執(zhí)行質(zhì)量控制標(biāo)準，確保安全殼的建造質(zhì)量符合設(shè)計要求。01嚴格設(shè)計標(biāo)準安全殼的設(shè)計必須符合國家核安全法規(guī)和標(biāo)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(zhì)材料選用選用高強度、耐腐蝕、抗輻射的優(yōu)質(zhì)鋼材，確保安全殼的結(jié)構(gòu)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(shè)計、建造和驗收應(yīng)滿足本規(guī)范的規(guī)定，確保結(jié)構(gòu)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(shè)計應(yīng)與核電廠其他系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，確保整體布局合理，接口順暢，便于操作和維護。協(xié)調(diào)性原則鋼制安全殼應(yīng)采用先進的技術(shù)和材料，充分考慮節(jié)能減排、環(huán)保等要求，提高工程的經(jīng)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(shè)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(shè)計原則和建造要求也可為其他類型安全殼的設(shè)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(fēng)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(shè)計應(yīng)遵循確保安全、經(jīng)濟合理、技術(shù)可行的原則，并考慮到結(jié)構(gòu)耐久性、抗震性能、施工工藝性等因素。設(shè)計原則鋼制安全殼的設(shè)計應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準的規(guī)定，同時應(yīng)滿足核電廠特定的安全和功能要求。設(shè)計標(biāo)準設(shè)計過程中應(yīng)注重結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)完整性和密封性，為核電廠提供有效的安全防護。設(shè)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(guān)規(guī)范和標(biāo)準，確保安全可靠性。符合規(guī)范與標(biāo)準根據(jù)安全殼的設(shè)計要求和運行環(huán)境，選擇性能匹配的材料，確保結(jié)構(gòu)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(jīng)濟合理。經(jīng)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(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準和設(shè)計要求，以確保試驗結(jié)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(yīng)滿足試驗的需要，能夠充分反映鋼材的性能和質(zhì)量狀況。試件應(yīng)取自鋼質(zhì)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(yīng)變斷裂韌性，是材料抵抗裂紋擴展能力的關(guān)鍵指標(biāo)。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(yīng)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(guān)系KIC值145.5焊接材料符合國家標(biāo)準01焊接材料應(yīng)符合國家相關(guān)標(biāo)準規(guī)定，確保其質(zhì)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(yīng)充分考慮其與母材的匹配性，包括化學(xué)成分、力學(xué)性能和焊接工藝性等，以確保焊接接頭的質(zhì)量。優(yōu)先選用經(jīng)驗證的材料03應(yīng)優(yōu)先選用在類似產(chǎn)品或條件下經(jīng)過驗證的焊接材料，降低潛在風(fēng)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(shù)，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(guān)注材料的內(nèi)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(shè)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(shè)計必須確保在各種極端工況下均能保持結(jié)構(gòu)的完整性和密封性。符合相關(guān)標(biāo)準和規(guī)范安全殼的設(shè)計應(yīng)遵循國家核安全法規(guī)、導(dǎo)則以及國際標(biāo)準，確保設(shè)計質(zhì)量和可靠性。優(yōu)化設(shè)計方案在滿足安全要求的前提下，應(yīng)通過合理的設(shè)計優(yōu)化，降低建造成本，提高經(jīng)濟效益。6設(shè)計176.1設(shè)計原則安全性原則鋼制安全殼的設(shè)計應(yīng)確保在核電廠正常運行、預(yù)計運行事件以及設(shè)計基準事故條件下，能夠保持結(jié)構(gòu)的完整性和密封性，有效防止放射性物質(zhì)外泄?？煽啃栽瓌t設(shè)計應(yīng)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(yù)定的保護功能。同時，應(yīng)采用經(jīng)過驗證的材料、工藝和設(shè)計方案，以降低建造和運行過程中的風(fēng)險。經(jīng)濟性原則在滿足安全性和可靠性要求的前提下，應(yīng)優(yōu)化設(shè)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(shè)計以及提高建造效率等。同時，還應(yīng)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(shè)計原則186.2公式法設(shè)計經(jīng)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(shè)置，實現(xiàn)安全殼設(shè)計的經(jīng)濟性。適用性原則公式法設(shè)計應(yīng)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(shè)計。安全性原則公式法設(shè)計應(yīng)確保安全殼結(jié)構(gòu)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(shè)計196.3分析法設(shè)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(yīng)力進行精確計算?？紤]材料特性結(jié)合鋼材的彈性模量、泊松比等材料特性，確保分析結(jié)果的準確性。邊界條件設(shè)定合理設(shè)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(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計和使用需求，明確允許的開孔類型，如人員閘門、設(shè)備閘門等。開孔尺寸限制為確保安全殼的結(jié)構(gòu)完整性，對各類開孔的最大尺寸進行限制，并提供相應(yīng)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(guān)鍵結(jié)構(gòu)造成不良影響。6.4開孔和開孔補強030201216.5焊接連接設(shè)計焊接接頭質(zhì)量要求各類焊接接頭的質(zhì)量應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準和設(shè)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(shè)計226.6螺栓的應(yīng)力限制螺栓作為連接結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵元件，其應(yīng)力限制對于確保整個結(jié)構(gòu)的安全性至關(guān)重要。保證結(jié)構(gòu)安全過高的應(yīng)力可能導(dǎo)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(yīng)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(yīng)力限制236.7特殊要求鋼制安全殼應(yīng)能夠承受設(shè)計基準地震的烈度和加速度，確保結(jié)構(gòu)完整性和安全功能。地震烈度與加速度采用適當(dāng)?shù)目拐饦?gòu)造措施，如加強節(jié)點連接、設(shè)置耗能裝置等，以提高結(jié)構(gòu)的抗震性能?？拐饦?gòu)造措施安全殼應(yīng)配備地震監(jiān)測系統(tǒng)，實時記錄地震數(shù)據(jù)，為結(jié)構(gòu)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(yīng)滿足安全殼的電氣連續(xù)性和密封性要求。02設(shè)計應(yīng)確保電氣貫穿件在正常和異常工況下均能保持結(jié)構(gòu)完整性和電氣性能。需考慮電氣貫穿件與相鄰設(shè)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(yīng)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(guān)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(zhì)量。鋼材質(zhì)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(zhì)量符合設(shè)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(shè)計的總體要求，包括結(jié)構(gòu)形式、材料選擇、設(shè)計載荷、安全裕量等方面的內(nèi)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(shè)計范圍鋼制安全殼的設(shè)計應(yīng)遵循確保安全、技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的原則，同時滿足相關(guān)核安全法規(guī)和導(dǎo)則的要求。設(shè)計原則鋼制安全殼的設(shè)計壽命應(yīng)與核電廠的整體設(shè)計壽命相一致，確保在預(yù)定的使用期限內(nèi)能夠安全有效地運行。設(shè)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(chǎn)生裂紋等缺陷。質(zhì)量檢查成形完成后，需進行全面質(zhì)量檢查，確保鋼制安全殼的成形質(zhì)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(nèi)部質(zhì)量通過無損檢測等方法，確保焊縫內(nèi)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(zhì)量確保焊縫表面平整、無裂紋、無氣孔等缺陷，符合相關(guān)標(biāo)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(yīng)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(jié)構(gòu)要求。耐腐蝕和耐輻照性接頭材料應(yīng)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(shè)計時應(yīng)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(jié)構(gòu)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(zhì)量檢測涵蓋焊縫外觀質(zhì)量、內(nèi)部缺陷以及焊接接頭力學(xué)性能等。8檢測319試驗9試驗為驗證設(shè)計假設(shè)和理論計算結(jié)果的正確性，進行的一系列基礎(chǔ)試驗。原型試驗在制造廠或現(xiàn)場對安全殼原型結(jié)構(gòu)進行的試驗，以驗證其結(jié)構(gòu)性能是否滿足設(shè)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(shè)計原則鋼制安全殼的設(shè)計應(yīng)遵循確保安全、技術(shù)先進、經(jīng)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(shè)計、制造、安裝和驗收，包括安全殼的結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計建造過程中涉及的術(shù)語進行了定義和解釋，包括安全殼、設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、公稱厚度等，以確保各方對關(guān)鍵概念和參數(shù)的理解一致。適用范圍術(shù)語定義9.1通則339.2結(jié)構(gòu)完整性試驗驗證安全殼結(jié)構(gòu)在設(shè)計壓力下的完整性。檢測安全殼結(jié)構(gòu)是否存在泄漏、變形等異常情況。評估安全殼結(jié)構(gòu)的安全性能是否滿足設(shè)計要求。9.2結(jié)構(gòu)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(shè)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(zhì)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(jié)構(gòu)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(jié)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(yīng)時間要求冗余設(shè)計原則10超壓保護超壓保護措施應(yīng)能有效防止安全殼因內(nèi)部壓力超過設(shè)計值而產(chǎn)生破裂或泄漏，確保安全殼的完整性。在發(fā)生可能導(dǎo)致安全殼超壓的事件時，超壓保護系統(tǒng)應(yīng)能迅速響應(yīng)，及時采取措施降低安全殼內(nèi)部壓力。為確保超壓保護系統(tǒng)的可靠性，應(yīng)采用冗余設(shè)計原則，設(shè)置多重保護機制，防止單一故障導(dǎo)致整個系統(tǒng)失效。3610.1通則設(shè)計原則鋼制安全殼的設(shè)計應(yīng)遵循確保安全、經(jīng)濟合理、技術(shù)先進、便于施工和維修的原則。02設(shè)計壽命鋼制安全殼的設(shè)計壽命應(yīng)與核電廠的總體設(shè)計壽命相一致，并考慮長期運行和維護的需求。03設(shè)計標(biāo)準鋼制安全殼的設(shè)計應(yīng)符合國家現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準和規(guī)范的要求，同時應(yīng)滿足核電行業(yè)的特殊標(biāo)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(jié)構(gòu)應(yīng)能夠承受包括天氣、地震等自然因素產(chǎn)生的外壓，確保反應(yīng)堆的安全。預(yù)防外壓導(dǎo)致的泄漏和破損設(shè)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(dǎo)致泄漏或破損。便于檢查和維修在滿足外壓保護的同時，設(shè)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(zhì)量證明文件要求提供鋼材質(zhì)量證明書，確保其符合相關(guān)標(biāo)準和規(guī)范。鋼材復(fù)驗與