钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor-Liquid Fuel,TMSR-LF1)回路管道最高运行温度达650℃,高温服役下的管道蠕变-疲劳损伤分析及评定至关重要。目前仅ASME-BPVC-III-5-HBB规范中有适用于高温核一级管道的蠕变-疲劳损伤暂行评定方法,但该方法对于复杂管道系统使用起来过于繁琐。本文旨在使用管道分析软件PepS软件实现高温核一级复杂管系的分析与结构完整性评估。首先结合管道结构在多种载荷组合作用下的截面应力状态解析解,进行管道截面应力分析及应力线性化,并将结果与有限元数值解进行对比分析,两者的误差结果基本一致。随后,利用PepS软件对TMSR-LF1回路管道进行了力学分析和结构完整性评估,结其蠕变疲劳损伤结果位于包络线以内,满足蠕变疲劳极限的要求。该研究将管道分析软件与ASME评定规范进行了有效衔接,明确了评定方法,实现了高温核一级复杂管系的蠕变疲劳评估。
钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor,TMSR)控制棒通道套管是典型的承受外压的高温薄壁长圆柱壳,蠕变-屈曲失稳是其主要失效模式。本文旨在利用数值模拟方法研究控制棒通道套管高温下的蠕变屈曲失稳行为。首先基于UNS N10003合金的高温蠕变试验数据获得了该材料的Norton蠕变模型及材料参数;然后利用有限元分析软件ABAQUS进行了TMSR控制棒通道套管的特征值屈曲分析与蠕变屈曲分析,并对屈曲失稳的关键因素进行了敏感性分析,获得了蠕变屈曲寿命的经验公式。分析结果表明,温度、压力、结构尺寸均会对套管的蠕变屈曲寿命产生显著影响。本文的研究结果对TMSR控制棒通道套管以及复杂结构与载荷条件下的高温结构的稳定性设计提供了工程指导依据,也为其他高温薄壁结构的蠕变屈曲寿命预测提供了依据。
