Обоснование выбора марки стали сварной конструкции

ВВЕДЕНИЕ

Целью моего курсового проекта является разработка, сборка и сварка системы аварийного охлаждения зоны. Типовая система аварийного охлаждения активной зоны состоит из двух узлов: пассивного и активного.

Пассивный узел предназначается для первоначального быстрого залива активной зоны водой с добавкой борной кислоты при разрыве трубопровода первого контура, который приводит к быстрому падению давления и обезвоживанию активной зоны. В него входят емкости САОЗ, соединенные трубопроводами с корпусом реактора. Емкость системы аварийного охлаждения зоны (САОЗ) представляет собой сосуд высокого давления, расположенный вертикально. В рабочем состоянии емкость заполнена водой, содержащей борную кислоту (поглотитель нейтронов), и азотом. Емкость САОЗ предназначена для обеспечения экстренного залива активной зоны реактора необходимым количеством теплоносителя в первый момент аварийной ситуации, связанной с большой течью теплоносителя из первого контура. Давление в емкости САОЗ создается азотом. Система аварийного охлаждения зоны состоит из четырех независимых друг от друга емкостей, каждая из которых соединена трубопроводом с корпусом реактора. Подача теплоносителя от двух емкостей производится в пространство над активной зоной, а от двух емкостей – под активную зону реактора. Максимальная авария, на которую рассчитана система аварийного охлаждения зоны: мгновенный поперечный разрыв главного циркуляционного трубопровода. Активный узел САОЗ состоит из двух независимых контуров: аварийного расхолаживания и аварийного впрыска бора. Контур аварийного расхолаживания реактора предназначен для расхолаживания реактора после отработки пассивного узла САОЗ. Кроме того, этот контур используется для планового расхолаживания реактора. Контур аварийного впрыска бора предназначен для создания и поддержания подкритичности активной зоны, а также подпитки при аварийном расхолаживании. А в его состав входят насосы аварийного впрыска бора, бак запаса концентрированного раствора бора, трубопроводы и арматура. Актуальностью данного проекта является то, что системам безопасности АЭС уделяется исключительно большое внимание т.к. это безопасность персонала АЭС и всех жителей города. Аварии на АЭС могут привести к необратимым последствиям и экологическим катастрофам.

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

Характеристика заданной сварной конструкции

Данная сварная конструкция т.е система аварийного охлаждения активной зоны реактора работает под давлением. Система представляет собой сосуд высокого давления расположенный вертикально. В рабочем состоянии емкость заполнена водой, содержащий борную кислоту и азот.

Систему аварийного охлаждения активной зоны изготавливают в соответствии с "Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. ПБ 03-576-03" относятся к группе сосуда 3.

Данное сварное соединение представляет собой цилиндрическую обечайку, к которой привариваются фланцы и патрубки. Диаметр обечайки 1200 мм, толщина стенки 30 мм, длина 1285 мм. Рабочее давление 1,6 МПа.

Испытание сосудов должно проводиться с крепежом и прокладками, предусмотренными в технической документации.

Разность температур стенки сосуда и окружающего воздуха во время испытания не должна вызывать конденсацию влаги на поверхности стенки сосуда.

При заполнении сосуда водой должен быть удален воздух из внутренних полостей. Пробное давление при гидравлическом испытании должно контролироваться двумя манометрами. После проведения гидравлического испытания вода должна быть полностью удалена.

Данная конструкция является технологичной, все швы доступны возможна сварка швов механизированным и автоматическим способами сварки. В связи с тем что конструкция подвержена высокому рабочему давлению контроль швов производим внешним осмотром и ультразвуком.

Обоснование выбора марки стали сварной конструкции

Выбор марки стали для конструкции зависит от множества различных факторов, главным из которых являются условия в которых она будет работать, и свариваемость стали.

Данная сварная конструкция, т.е система аварийного охлаждения активной зоны сделана из стали 20К. Данная сталь является конструкционной и является низкоуглеродистой так как содержание в ней углерода 0,16%. Назначение данной стали это сварные узлы котлов и сосудов, трубопроводов.

Таблица 1 Химический состав стали

Таблица 2 Механические свойства стали

Определяем технологическую прочность стали 20К по химическому составу, путем определения эквивалента углерода по формуле, %

где С-содержание углерода, %;

Mn-содержание марганца, %;

Ni-содержание никеля, %;

Cr-содержание хрома, %;

Si-содержание кремния, %;

P-содержание фосфора, %;

Cu-содержание меди, %.

По произведенному расчету эквивалент углерода составил 0,26% и толщина стали 36мм, следовательно, подогрев металла не нужен. Сталь хорошо сваривается.