Моделювання залишкових технологічних напружень в зоні зварних з’єднань обичайок корпусу реактора типу ВВЕР-1000

О.В. Махненко, д-р техн. наук, Г.Ю. Саприкіна, канд. техн. наук
Ін-т електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
(Україна, 03680, Київ, вул. К. Малевича, 11,
тел.: +380442005289, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.)

Èlektron. model. 2018, 40(2):71-94
https://doi.org/10.15407/emodel.40.02.071

АНОТАЦІЯ

Проаналізовано конструктивні особливості та технологію зварювання корпусу реактора. Викладено методику розрахункового визначення зварювальних залишкових напружень. Побудовано моделі деформаційних процесів та розподілу температури при зварювальному нагріві. Виконано моделювання напруженого стану при зварюванні, наплавленні і термообробці кільцевого з’єднання корпусу реактора ВВЕР-1000. Наведено результати простежування розвитку напружень в процесі виконання зварювання, наплавлення і термообробки зварного з’єднання корпусу реактора ВВЕР-1000. Виконано порівняння розрахункових значень залишкових напружень в зоні зварного з’єднання з експериментальними даними.

КЛЮЧЕВІ СЛОВА:

корпус реактора, метод скінчених елементів, зварювальні залишкові напруження, моделі деформаційних процесів, розподіл температури.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. The SINTAP fracture toughness estimation procedure 2000. Ðåæèì äîñòóïê: https://www.twiglobal.com/technical-knowledge/published-papers/the-sintap-fracture-toughness-estimationprocedure-2000/
2. Методика расчета на сопротивление хрупкому разрушению корпусов реакторов АЭС с ВВЭР при эксплуатации (МРКР-СХР-2004), РД ЭО 0606-2005. С.-Пб-М, 2004, 65 с.
3. Unified Procedure for Lifetime Assessment of Components and Piping in VVER NPPs «VERLIFE», Version 8, 2003, 275 p.
4. ТУ 108-765-78. Заготовки из стали марок 15х2НМФА и 15х2НМФА-А для корпусов и крышек и других узлов реакторных установок. Введен в действие 01.08.1978. 126 с.
5. Паспорт корпуса реактора 2YC00, блок №2 Южно-Украинская АЭС. Киев: 1980 г.,68 с.
6. Николов Д.Г., Трифонов М.Ц., Букев А.И. О моделировании тепловых источников при дуговой сварке // Сварочное производство. 1987, № 6, с. 34—36.
7. Tsai C. Using computers for the design of welded joints //Welding Journal, 1991, V. 70,№1, p. 47—56.
8. Boitout F., Bergheau J.-M. The numerical simulation of welding in Europe/ Present capabilities and future trends // Trans. of JWRI, 2003, V. 32, № 1, p. 197—206.
9. Рыкалин Н.Н. Тепловые основы сварки. Ч.1. Процессы распространения тепла при дуговой сварке. М.: Изд. АН СССР, 1947, 271 с.
10. Махненко В.И. Расченые методы исследования кинетики сварочных напряжений и деформаций. Киев: Наук. думка, 1976, 320 с.
11. Makhnenko V.I., Velikoivanenko E.A., Pochinok V.E. et al. Numerical Methods for the Prediction of Welding Stress and Distortions // Welding and Surfacing Reviews. 1999, V. 13, Part 1, 146 p.
12. Fujita J., Nomoto T. Welding Stress and Deformation Analysis Based on Inherent Strain Method. Proc. Colloquium on Application of Numerical Techniques in Welding. Dublin: IIW, 1978.
13. Evaluation of the Elevated Temperature Tensile and Creep-Rupture Properties of 1/2 Cr — 1/2 Mo, 1 Cr—1/2 Mo, and 1 1/4 Cr—1/2 Mo-Si Steels // ASTM Data Series DS 50. Philadelphia, Pa.: American Society for Testing Materials, 1973.
14. Evaluation of the Elevated-Òåmðåràture Tensile and Creep Rupture Properties of 3 to 9 Percent Chromium-Molybdenum Steels // ASTM Data Series DS 58. Philadelphia, Pa.: American Society for Testing Materials, 1971.
15. Юрьев С.Ф. Удельные объемы фаз в мартенситном превращении аустенита. М.: Металлургиздат, 1950.
16. Болли В., Вайнер Д. Теория температурных напряжений. М.: Мир, 1964.
17. Работнов Ю.М. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука, 1966.
18. Биргер И.А., Демянушко И.В. Теория пластичности при неизотермическом нагружении // Инж. Журнал МТТ. 1968, № 6, c. 75—80.
19. Махненко В.И., Махненко О.В., Сапрыкина Г.Ю. Выбор рациональных параметров локального высокого отпуска сварных соединений // Тяжелое машиностроение. 2006, № 7, c. 8—11.
20. Ueda Y., Wang J., Murakawa H., Yuan M. Three dimensional numericalsimulation of various thermo-mechanical processes by FEM (Report IV) //Trans. of JWRI. 1993, V. 22,№2, p. 289—294.
21. Неймарк В. Физические свойства сталей и сплавов, используемых в теплоэнергетике. Справочник. М.-Л.: Энергия. 1967.
22. Марочник сталей и сплавов. Под общ. ред. А.С. Зубченко. М.: Машиностроение, 2014, 1216 с.
23. ПНАЭ Г-7-002-87. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. Режим доступа: http://gostrf.com/normadata/1/4293842/4293842075.htm
24. РД ЭО 0353-20. Методика определения ресурса корпусов атомных реакторов ВВЭР в процессе эксплуатации (МРК-СХР-2000). М., 2002, 25 с.
25. Махненко В.И. Ресурс безопасной эксплуатации сварных соединений и узлов современных конструкций. Киев: Наук. думка, 2006, 618 с.
26. Гривняк И. Свариваемость сталей. Пер. со словац. Л.С. Гончаренко. Под ред. Э.Л. Макарова. М.: Машиностроение, 1984, 216 с.
27. Марголин Б.З., Варовин А.В., Костылев В.И. Определение остаточных сварочных напряжений в корпусах реакторов ВВЭР после многопроходной сварки, наплавки и высокотемпературного отпуска // Сб. тр. «Математическое моделирование и информационные технологии в сварке и родственных процессах». Киев, 2004, с. 167—173.

МАХНЕНКО Олег Володимирович, д-р техн. наук, зав. відділу Ін-ту електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України. У 1989 р. закінчив Московський фізико-технічний ін-т. Область наукових досліджень — математичне моделювання фізико-хімічних процесів при зварюванні, зварні напруження і деформації, міцність зварних з’єднань і конструкцій, розробка алгоритмів визначення ресурсу зварних конструкцій, визначення їх міцності; розрахунки напруженого стану елементів конструкцій; розробка математичних моделей і програмних засобів чисельного прогнозування фізико-механічних процесів при виготовленні конструктивних елементів; розробка рекомендацій та засобів подовження ресурсу відповідальних конструкцій.

САПРИКІНА Галина Юріївна, канд. техн. наук, ст. наук. співроб. Ін-ту електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України. У 1985 р. закінчила Київський політехнічний ін-т. Область наукових досліджень — математичне моделювання та сучасні інформаційні технології для розрахунку міцності, надійності та довговічності зварних з’єднань, математичне моделювання процесів при зварюванні, розробка комп’ютерних систем для проектування технології зварювання.

Повний текст: PDF