NB/T20010.10—2010
代替EJ/T1022.14-—1996
压水堆核电广阀门
第10部分：应力分析和抗震分析
PWR nuclear power plant valve Part 10: Stress analysis and seismic analysis
2010-05-01发布
2010-10-01实施 NB/T 20010.10—2010
目 次
前言. 1 范围 2 规范性引用文件 3 ：术语和定义 4 一般规则 5 1级阀门的分析规则 2级阀门的分析规则， 3级阀门的分析规则 8 装有外伸结构的阀门的抗震分析附录A（规范性附录） 阀门材料的许用应力强度和许用应力的确定附录B（规范性附录） 疲劳曲线附录C（规范性附录） 40级管子的壁厚系列
. II 1 . 1 .1 . 2 .4 ,12 . 14 . 14 . 27 . 29 . 34
.
o
7
1 NB/T20010.102010
前言
NB/T20010《压水堆核电厂阀门》分为15个部分：
第1部分：设计制造通则；第2部分：碳素钢铸件技术条件：第3部分：不锈钢铸件技术条件； -第4部分：碳素钢锻件技术条件；第5部分：奥氏体不锈钢锻件技术条件；
一第6部分：紧固件技术条件；第7部分：包装、运输和贮存；第8部分：安装和维修技术条件；
第9部分：产品出厂检查与试验； -第10部分：应力分析和抗震分析；第11部分：电动装置；第12部分：气动装置； -第13部分：核用非核级阀门技术条件：第14部分：柔性石墨填料技术条件；一第15部分：柔性石墨金属缠绕垫片技术条件。 本部分为NB/T20010的第10部分。 本部分按照GB/T1.1--2009给出的规则起草。 本部分代替EJ/T1022.14一1996《压水堆核电厂阀门应力分析和抗震分析》，与EJ/T1022.14
1996相比主要有以下变化：
a) 修改了5.2.4b)； b) 增加了5.5、6.4对试验工况的要求； c) 对5.6.3.1增加了对阀杆稳定性的要求。 本部分由核工业标准化研究所归口。 本部分起草单位：中国核电工程有限公司。 本部分主要起草人：王春明、黄经绍、王晓江。 EJ/T1022.14于1996年4月首次发布。
II NB/T20010.10-2010
压水堆核电厂阀门
第10部分：应力分析和抗震分析
1范围
本部分规定了压水堆核电广阀门应力分析和抗震分析的方法和应力评定准则，以保证阀门结构包括承压边界的完整性。
本部分适用于公称通径DV≥25mm的与安全相关的阀门。抗震分析的规则适用于抗震1类阀门，也适用于有抗震要求的其他阀门。
本部分提出的阀门应力分析规则不适用于安全阀和卸压阀。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T16702一1996压水堆核电厂核岛机械设备设计规范 NB/T20010.1--2010压水堆核电厂阀门第1部分：设计和制造通则
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3. 1
运行安全地震震动(SL1） operational safetygroundmotion 在设计基准期中，年超越概率为2%的地震震动，其峰值加速度不小于0.075g。通常为核电厂能正
常运行的地震震动。 3. 2
极限安全地震震动(SL2）ultimatesafetygroundmotion 在设计基准期中，年超越概率为0.1%的地震震动，其峰值加速度不小于0.15g。通常为核电厂区可
能遭受的最大地震震动。
当发生这种地震时，安全上重要的物项仍需保持下列功能能力 a） 反应堆冷却剂压力边界的完整性； b) 具有关停反应堆并将其保持在安全停堆状态下的能力； c 在事故所引起的厂外照射水平达到规范允许的限值时，具有防止或减轻这类事故后果的能力。
3. 3
完整性integrity 在运行寿期内能安全地承受给定的设计载荷和使用载荷的能力。
3. 4
可运行性operability 在规定的核电厂事件期间或其后，执行系统安全功能的过程中能完成必要的机械运动。
1 NB/T20010.10—2010
3. 5
抗震1类 seismicCategoriesI 在核电厂设计中，定为抗震1类的那些结构、系统及部件应设计成当发生SL2地震时仍能保持其功能。
4一般规则
4.1工况分类
阀门设计中应考虑设计载荷和A、B、C、D四级使用载荷。各类使用载荷分别与正常、异常、紧急及事故工况相对应。 4.2载荷准则 4.2.1概述
阀门应力分析中的设计载荷及各类使用载荷应在阀门技术规格书中规定， 4.2.2载荷条件
在阀门设计时应考虑（但不限于）以下各种载荷： a）内压； b）冲击载荷（包括压力瞬态)； c) 阀门自重和在操作或试验条件下液体的重量，包括由于液体静压头和动压头引起的附加压力： d) 驱动装置、保温层及相连管道等引起的附加载荷； e) 振动载荷和地震载荷； f) 温度效应； g）耳架及其他支撑的反作用力。
4.2.3 设计载荷 4.2.3.1 设计压力，不应低于正常和异常工况中可能存在的最大内外压差 4.2.3.2 设计温度，不应低于上述4.2.3.1中阀门上各点可能存在的最高温度。 4.2.3.3其他设计载荷为与4.2.3.1相关的机械载荷。对于1级阀门，包括运行安全地震动（SL1）引起的作用。 4.2.4使用载荷
除阀门技术规格书另有规定外，各级使用载荷可按表1的规定， 4.3应力分析规则
阀门应力分析除遵循本部分的规则外，允许按GB/T167021996B3200的规则对1级阀门进行应力分析，按GB/T16702—1996C3200的规则对2、3级阀门进行应力分析。 4.4载荷组合与应力准则
对应于设计载荷和各类使用载荷的载荷组合及其应力限值(准则级别)应遵照表1的规定。
2 NB/T 20010.10~-2010
表1载荷组合及准则级别
载荷
载荷组合
准则级别
1级
2、3级 1A 0
1Ad 0 A
1re 0 A
11 0 A
设计载荷 A级使用载荷 设计内压十管道反作用力十
设计内压“-十管道反作用力“
A
SLI地震动引起的作用b
1.1×设计内压十管道反作用力十SLI
B
B
B级使用载荷
地震动引起的作用 1.2×设计内压十管道反作用力
c D
c D
0 0
C级使用载荷 D级使用载荷 1.2×设计内压十管道反作用力十SL2
B B
地震动引起的作用+管道破裂载荷
“各级载荷组合均包括自重及有关机械载荷。 “适用于1级阀门，对所有阀门考虑SL1地震引起的应力循环用作疲劳分析。 。对1级阀门应包括SL1地震引起的惯性效应。 41A级是指在地震时和(或)地震后保持其结构完整性，而且保持其可运行性的阀门。 “11级是指在地震时能保持其完整性的阀门。
4.5许用应力强度和许用应力
阀门材料的许用应力强度（S）和基本许用应力（S）由附录A确定。 4.6有关阀门抗震分析的规则 4.6.1本部分是按照下列原则，即按管道系统传递的载荷，特别是地震载荷设计的，当满足本部分有关应力分析的规则，且满足管道的强度要求时，则阀门的完整性是满足的。但当阀门带有一个外伸的支架和驱动装置，而此结构的牢固性对于阅门承压边界的完整性是必要时，则应对阀体一外伸结构的最大受力区域进行计算，并校核阀颈与阀体连接区域、阀盖与支架连接区域、支架和驱动装置连接区域等重要部位的强度。 4.6.2阀门整机包括外伸结构的最低自振频率应由阀门技术规格书规定。 4.6.3阀门整机包括外伸结构的最低自振频率大于33Hz的阀门，其抗震计算可采用准静力法，即将等效的地震加速度引起的静载荷施加于外伸结构的重心上，且同时应考虑空间正交三个方向的等效地震载荷同时作用。等效地震加速度值由阀门技术规格书提供。 4.6.4对于直接安装在支承结构（楼板或墙壁）上的阀门抗震计算，可采用谱分析法。其输入的楼层反应谱由阀门技术规格书提供。 4.6.5地震作用应考患与各类使用载荷组合，可按表1执行。 4.6.6对于装有外伸结构的2级和3级阀门的抗震分析，均采用本部分第8章的规定。 4.7应力分析报告
阀门制造厂应提供足够详细的应力分析报告，应力分析报告应表明满足本部分适用的要求。
3 NB/T20010.102010
当规定工况的苛刻程度使阀门的设计完整性周期小于电站寿期时，制造厂有责任在应力分析报告中详细说明。
5 51级阀门的分析规则
5.10级准则
5.1.1一次薄膜应力的极限 5.1.1.1概述
一次薄膜应力主要是内压产生的。对于满足本条要求的阀门，在内压下阀体最高应力区是在阀颈与流道的交接处，其特征是有垂直于阅颈与阀体流道中心线平面上的环向拉应力。本条规则用来限制这个交接区的总体一次薄膜应力。为满足本条要求所使用的标准设计压力P，可按照260℃下对应于压力级 P直接从NB/T20010.1-2010附录A确定，或通过内插法求得：
(P-Pa(Ps- Pa)
P,= Psr/4( P2- P,
. (1)
式中： R—与中间压力级P有关的标准设计压力 P1，P-与压力级P1，Pa有关的标准设计压力。
5.1.1.2在阀颈与流道交接区的最大一次薄膜应力可利用图1，并接照下列要求用压力面积法来确定：
a): 根据精确绘制的阀体设计图给出阀颈与流道中心线形成的平面内交接区的断面图，来确定流体
面积A和金属面积A。A和A是根据去掉预定的腐蚀裕度的截面确定的： b) 计算交接区总体一次薄膜应力强度：
P =( A 1+0.5P
.(2)
Am
该应力强度的允许值为阀体材料在260℃下给出的数值S。 c）对于构成流体面积和金属面积界限L和L的确定，先求出圆角与阀体的交点R（见图1a)），
该点相应的壁厚为左。L取下列数值的较大值： L=0.5dT或L=T
L= 0.5 r2 + 0.354 /T (d +T) 式中： d一-交接区阀体颈部的内径，单位为毫米（mm）： T交接区颈部的壁厚，单位为毫米（mm）； T—-交接区阀体的壁厚，单位为毫米（mm）； r-一交接区外圆角的半径，单位为毫米（mm）
在确定上述参数时，如果阀体是不规则的，如截止阀和其他非对称形状的阀门，需要作一些判断。 在这种情形下，A的内部面积范围应根据内部润湿表面，由在垂直于阀颈轴线和流道轴线形成的平面上最大宽度的线围成（见图1c)、e)、f)）：
4 NB/T 20010.102010
d）对于图1的e）、f）情形，L。由阀颈外表面算起，与流道中心线平行；L从R点算起，与
阀颈中心轴线平行（或垂直于壳体中心轴线）； e) 若由L和所确定的A和A的范围超出阀体（图1c)），则阀体表面就成为确定A和A的界
限。在任何情况下凡可能在L和界限以内的相邻管道面积都不予考虑。若有法兰包括在A 内，则应在4值中减去一个紧固件孔的面积；
f) 除下面的修正外，阀体的延伸部分，如加强筋或肋片，在计算A时应考虑在内，但只加上从
阀体表面算起，等于加强筋或肋片平均厚度的有效长度的那一部分。剩余的加强筋面积应加在 Ar上（见图1c)）。但是附加的面积满足下述规定，亦可包括在A上：即垂直于阀杆中心轴线和阀体中心轴线形成的平面，并通过A的每一点的线，不穿过湿润表面，而应在金属内直到穿过阀体外表面；
g) 在多数情况下，上述A.所划定的区域都是应力最大的，但对非常不规则的阀门，可在交接区
的所有截面上进行校核，以保证在开启到闭合各种状态下能确定P的最大值。
5.1.1.3在交接以外的区域，当根据5.1.1.2所计算的P值，对常见类型的阀门，是阀门总体一次薄膜应力的最大值，但对不常见的阅门形状，对阀体可疑的特殊局部轮廓处用压力面积法对最大应力处进行校核。
阀体材料在260℃的许用应力强度值Ss，按附录A的规定确定。 5.1.2一次薄膜加弯曲应力的极限" 5.1.2.1概述
一次薄膜加弯曲应力应满足公式(3)的要求：
1.5(r/T,+0.5)P,+P,≤1.5Sm-
. (3)
式中： P-—标准设计压力，由公式(1)确定： n-—在交接区壁面内侧内切圆的半径： T—在交接区阀体的壁厚； P—一由管道反作用力产生的应力。
5.1.2.2内压产生的应力（公式(3)的第1项）应满足下列要求：
a）为选择合适的T，，应考虑重要截面（见图2)上的补强材料，但不考虑局部焊缝。在确定n和T
时，不考虑凸台和加强筋； b）对于阀颈中心线和流道方向不成直角的阀体，上述确定的内压应力应乘以系数C，
0.8
Ca=0.2 +
. (4)
sin α.
式中： α阀颈中心线与流道方向所夹的锐角，见图3。
5.1.2.3由管道反作用力产生的应力Peb应满足下列a)～f)的要求，这些应力应按管道传递的力确定，以保证阀体能足够安全地承受由连接管道系统产生的力和力矩；
a）根据图2a）所示交接区的重要截面A--A，Peb（弯曲载荷的作用)用公式（5）确定：
1）考虑到管道和阀体的相对刚性，由管道所传递的载荷都取为阀门的一次性载荷。
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