核电设备设计制造规范标准.ppt

核电设备设计制造规范标准孙光弟 2010.8核电设备设计制造规范标准1国际主要核电规范标准体系2ASME及RCCM规范标准体系结构3.ASME规范的设计要求4.RCCM规范的要求1.国际主要核电规范标准体系美国：ASME法国：RCC-M德国：KTA俄国：、国内核电项目采用的标准1.运行核电站：ASME：秦山一期RCC-M：大亚湾、岭 澳、秦山二期ASME+加拿大标准：秦山三期：田 湾2.在建核电站：ASME：三门、海阳RCC-M：岭澳二期、秦山二期、红沿河、方家山、福清、宁德、阳江：中国实验快堆1.国际主要核电规范标准体系 根据核电厂中系统与设备的安全等级与抗震类别，在机械设备中规定了它们相应的设计、制造、检查与验收要求。这种要求反映在相应的设备设计与制造规范中:美国机械工程师协会（ASME）的锅炉和承压容器设计规范法国的RCCM压水堆核岛机械设备设计与建造规则中规定了承压部件（与安全有关或与安全无关）的设计、制造、检查和验收的要求。2.ASME及RCCM规范标准体系结构ASME规范体系结构 历史沿革：ASME（American Socity of Mechanics Engineer）1914 年 锅 炉 规 范1925 年 压 力 容 器 规 范1983 年规 范：共 十 一 卷1998 年规 范：共 十 一 卷2000年版 2004年版 +相关规范案例2.ASME及RCCM规范标准体系结构ASME规范体系结构第 卷 动 力 锅 炉第 卷 材 料 技 术 条 件 A 篇 钢 铁 材 料 B 篇 有 色 金 属 材 料 C 篇 焊 条、焊 丝 及 填 充 金 属第 卷 采 暖 锅 炉第 卷 无 损 检 验第 卷 采 暖 锅 炉 维 护 和 运 行 的 推 荐 规 程第 卷 动 力 锅 炉 维 护 的 推 荐 规 程2.ASME及RCCM规范标准体系结构ASME规范体系结构第 卷 压 力 容 器 第 一 册 第 二 册 另 一 规 程 第 卷 焊 接 与 钎 焊 评 定第 卷 玻 璃 纤 维 增 强 塑 料 压 力 容 器第 卷 核 动 力 装 置 设 备 在 役 检 查 规 程 2.ASME及RCCM规范标准体系结构 ASME规范体系结构第 卷 核 动 力 装 置 设 备NCA分 卷：第一册第二册的总的要求第一册：NB分卷一级设备第一册：NC分卷二级设备第一册：ND分卷三级设备第一册：NE分卷MC级设备（金属安全壳相关设备）第一册：NF分卷设备支承结构第一册：NG分卷堆芯支承结构第一册：附 录第二册：混凝土反应堆容器与安全壳规范 CB 混凝土反应堆容器 CC 混凝土安全壳第三册：乏燃料运输容器 2.ASME及RCCM规范标准体系结构ASME核动力装置高温设备N-47-21 高温使用的一级设备N-201-1 高温使用的堆芯设备N-253-2 高温使用的二三级设备N-48-1 高温设备的制造与安装N-49-3 高温设备的检验N-50-1 高温设备的试验N-51-2 高温设备的超压保护 混凝土反应堆容器和安全壳 核反应堆冷却剂系统的在役检查 材料的技术条件 ASME规范体系结构 第卷 核动力装置设备设计制造 以美国材料与试验学会（ASTM）的检验方法和验收标准，美国国家标准（ANSI）为技术基础。理化检验的方法 设备的功能性标准 阀门的结构和功能要求就是ANSI 16.34、16.41 管件制品按照ANSI 16.9进行试验等第卷规范案例液态钠为工艺介质的设备设计制造的依据与第三卷的NB、NC等分卷结合使用的主要解决了高温条件下设备的设计和制造问题2.ASME及RCCM规范标准体系结构ASME规范与NRC法规关系:NRC法规是强制要求，导则是推荐方法；ASME是工程实践的方法。ASME规范的制定过程，考虑了10CFR、NRC RG的要求ASME+ASTM+ANSI+AWS等，满足RG、10CFR要求ASME具有技术超前性NRC鼓励工业界和其他组织制定相关核规范标准，通过定期对这些规范标准的认可（Endorsement），以保证规范标准的要求、方法等与安全法规和导则的一致性。2.ASME及RCCM规范标准体系结构 RCC规范体系结构法国核岛部件设计建造规则协会（AFCEN）编制的系列标准 RCC-P 核电站系统设计与建造规则 RCC-C 核电站燃料组件设计与建造规则 RCC-E 核电站电气设备设计与建造规则 RCC-G 核电站土建设计与建造规则 RCC-M 核电站机械设备设计与建造规则 RCC-MR 核电站高温机械设备设计与建造规则 2.ASME及RCCM规范标准体系结构RCCM规范体系结构:RCC M 借鉴了ASME第卷的有关内容，吸收法国工业发展中的经验，尤其是法国在核工业发展中的经验。并以法国的制造和检验标准作为RCCM的基础。2000年以后版本的RCCM，大量地引用欧盟标准NF、EN；QA从IAEA to ISO9000系列2.ASME及RCCM规范标准体系结构RCC-M规范体系结构第一卷 A篇 总论、Z 篇 技术性附录、B篇 1级设备、C篇 2级设备、D篇 3级设备、E篇 小型设备、G篇 反应堆堆内构件、H篇 支承件、J 篇 低压或常压储罐、第二卷 M篇 材料（上）炭钢、合金钢M篇 材料（上）不锈钢、特殊合金及其他材料第三卷 MC篇 检验方法2.ASME及RCCM规范标准体系结构RCC-M规范体系结构第四卷 S篇 焊接第五卷 F篇 制造 RCCMR主要解决了用于核电站的高温使用设备，如容器、泵、阀门、管道、反应堆内部件、支撑件等的材料、设计、制造、检验与试验等方面的规定2.ASME及RCCM规范标准体系结构 2000版RCCM 的特点总体变化不大支持性工业标准：大量采用欧盟的标准在扩建工程上的应用：设计材料采用；检验拟用93版？一致性问题？2.ASME及RCCM规范标准体系结构ASME 第卷 核动力装置设备的构成 第III卷包括第一册和第二册。第一册分卷用大写字母N表示，第二册的分卷用大写字母C表示。分卷 分卷分成章、节、条，根据需要，还可分成款和项。章 章的数字编号 题目 1000 引言或范围 2000 材料 3000 设计 4000 制造和安装 5000 检验 6000 试验 7000 超压保护 8000 铭牌、印记和报告2.ASME及RCCM规范标准体系结构RCC M 的构成A篇汇集了应用本设计建造规则的通用要求。B,C,D，E，G,H和J篇分别适用于:容器(容器，热交换器)、泵、阀门(不包括驱动机构)和管道等G篇 堆内构件。H篇 支承件，E篇 小型设备，J篇 低压或常压贮罐。2.ASME及RCCM规范标准体系结构RCC M 的构成B,C,D,E,G，H，和J篇总的编排结构 1000章规定了适用范围，2000章详细说明设备制造用的零件和制品:3000章规定了设备的设计规则，4000章规定了制造和检验的规则，5000章对相应设备特有项目作出规定:承压设备和贮罐的试验，标准支承件的合格鉴定、小型设备中泵的鉴定。2.ASME及RCCM规范标准体系结构RCC M 的构成第I卷的各篇在需要之处明确引用了案I卷到第V卷所包含的规则和技术条文，从而使后者用于有关设备 在某一设备使用RCC-M规则时，制造者可在第I卷该设备相应的篇中，直接通过正文或者通过援引其它卷(或者第I卷其他篇)的章节号，找到适用的全部条文。因而第I卷的各篇成为RCC-M的索引和指南 第I卷的Z篇汇集了一些技术性附录。规定的表示方法是，用罗马数字综号的附录是强制性的，用字母编号的附录则是非强制性的。在第I卷的其他各篇中将引用这些附录。引入强制性附录的目的是为了使第I卷各篇中的技术规则的叙述更加明确、更加简炼，引入非强制性附录的目的是为了介绍一些公认的方法和做法。制造商可使用非强制性附录未规定的其他方法或做法，但必须论证该方法或做法满足规定的要求并预先得到承包商的书面许可。2.ASME及RCCM规范标准体系结构ASMERCC M说 明第卷 无损检验 第卷 检验方法 第卷 焊接与钎焊评定 第卷 焊接 第卷 制造 ASME未独立列出此卷 第卷 E篇 小型设备ASME未单列此项 NC 分卷 二级设备ND 分卷 三级设备附 录 第卷 J篇 低压或 常压贮罐 ASME包括在 二、三级设备内 第卷 材料 A 篇 钢 铁 材 料 C 篇 焊 条、焊 丝 及 填 充 金 属 第卷 M篇 材料第卷 S篇 焊接 ASMERCC M说 明NCA分卷第卷A篇NB分卷 一级设备 附 录 第卷B篇1级设备第卷 材料技术性附录NC分卷 二级设备 附 录第卷C篇2级设备第卷 材料技术性附录ND分卷 三级设备 附 录第卷D篇3级设备第卷 材料技术性附录NE 分卷 MC级设备附录RCCM无此篇 NF 分卷 设备支承件附录第卷 H篇 支承件第卷 材料技术性附录NG 分卷 堆芯支承结构附录第卷 G篇 反应堆堆内构件 第卷 材料技术性附录2.ASME及RCCM规范标准体系结构ASMERCC M说 明NB3300 容器设计NB3310 通用要求NB3320 设计考虑事项NB3330 开孔和补强NB3340 容器分析NB3350 焊接结构设计NB3360 容器的特殊要求 B3300 容器的通用设计B3310 验收标准B3320 最小厚度的确定B3330 设计的考虑B3340 焊接结构设计B3350 对容器的特殊要求 RCCM 的开孔补强见附录ZA NB3400 泵的设计NB3410 离心泵通用要求NB3420 定义NB3430 离心泵的设计要求NB3440 特定形式泵的设计 B3400 泵的通用设计B3410 通用要求B3420 专门设计规则 ASMERCC M说 明NB3100 设计总则NB3110 载荷准则NB3120 特殊考虑事项NB3130 通用设计规则 B3100 设计通则B3110 规则的目的B3120 运行工况B3130 载荷规则B3140 准则的级别B3150 各类工况适应的最低准则级别B3160 应力分析报告B3170 特殊考虑 RCCM的工况定义比ASME明确RCCM承受外压设备设计见附录Z NB3200 分析法设计NB3210 设计准则NB3220 除螺栓外的应力极限NB3230 螺栓的应力 极限 B3200 设备性能分析通则B3210 分析的组成B3220 有关分析的术语B3230 弹性分析B3240 弹塑性分析和 实验应力分析B3250 适用于螺栓的准则B3260 抗脆性断裂强度 ASME防脆断见附录 G 2.ASME及RCCM规范标准体系结构ASMERCC M说 明NB3600 管道设计NB3610 通用要求NB3620 设计考虑事项NB3630 管道设计和分析准则NB3640 承压设计NB3650 管件制品的分析NB3660 焊接设计NB3670 管道的特殊要求NB3680 应力指数及挠性指数NB3690 管件制品的尺寸要求 B3600 管道B3610 概述B3620 关于载荷的规则B3630 关于管道分析和适用规则的一般要求B3640 尺寸与压力关系的规则B3650 管道制品的分析B3660 对焊接的要求B3670 专门要求B3680 应力指数和柔性系数ASMERCC M说 明NB3500 阀门设计NB3510 合格要求NB3520 设计载荷和考虑事项NB3530 通用规则NB3540 承压部件的设计NB3550 循环载荷的要求NB3560 设计报告NB3590 压力释放阀的设计 B3500 阀门的通用设计B3510 概述B3520 关于载荷的规则B3530 一般规则B3540 确定最小壁厚B3550 阀门的分析规则B3560 应力分析报告 设备设计制造基础设备设计制造基础设备设计的内容与范围设备的结构完整性设计：容 器、贮 罐、泵 壳、阀 体、管 道 等。承 压 边 界 厚 度 设 计、局 部 补 强 设 计、焊 接 结 构 设 计、法 兰 接 管 设 计。设备的功能性设计：泵、阀 等 能 动 部 件。设备设计的边界范围：ASME NB1000、RCCM B1000 设备设计任务书所规定的设备边界离开设备（容器、贮罐 泵、阀）不得小于下列范围：焊接连接件的第一道焊缝接头螺栓连接件的第一个法兰面螺纹连接件的第一个螺纹接头。设备设计制造基础设备设计制造基础设 备 设 计 的 理 论 基 础 和 方 法 强度理论：第 一 强 度 理 论 （最大主应力）第 二 强 度 理 论 （最大主应变）第 三 强 度 理 论 （最大剪应力）第 四 强 度 理 论 0 （复合主应力）ASME、RCC M的使用限制是基本强度理论的变形形式。核一级设备（ASME NB、RCCMB）适用第三强度理论 即最大剪应力准则核 二、三 级 设 备 （ASME NC、ND，RCC M C、D）适 用 第 一 强 度 理 论，即 最 大 主 应 力 准 则设备设计制造基础设备设计制造基础设 备 设 计 的 理 论 基 础 和 方 法 设 计 方 法：a、确 定 承 压 边 界 厚 度b、功 能 设 计c、补 强 结 构 设 计d、焊 接 与 加 工 结 构 设 计e、工 况 和 应 力 分 析 设备设计制造基础设备设计制造基础设备制造的主要内容方法 材料的采购要求规范标准、采购技术规格 书、检验与复验 成形工艺工艺要求、规范标准、工艺试验 与工艺评定；成形工艺过程人员资质，见证试验；检验材料检验，过程检验，检验人员的资 质；产品的试验压力试验，功能性检验。ASME/RCC-M规范设计要求设 计 总 则 ASME NB3100、RCC M B3100）设计参数：有设计温度，设计压力，设计机械载荷；载荷准则的载荷条件：有内压、外压、冲击载荷、自重、规定的当地的风，雪载荷，振动载荷及地震载荷、支承等的反作用力、温度效应。工况：按NCA分级，设计工况（A工况）；使用工况（B工况）：对规定为B级限制的工况的持续时间应列入设计任务书；C工况：对规定为C级限制的所有工况，当Sa图I-9疲劳曲线106次对应值时必须不大于25次；D工况。其他通用设计规则：尺寸标准、外压、密封、附件、腐蚀防护、开孔补强、法兰和螺栓设计等。载 荷 工 况 与 应 力 限 制 美国承压设备的设计制造规范：从设备的安全等级可导出其遵循的ASME规范类别:安全1级设备ASME 1级ASME NB 安全2级设备ASME 2级ASME NC 安全3级设备ASME 3级ASME ND 法国承压设备的设计制造规范：在确定设备安全等级的基础上，可对设备进行RCCM分级；安全1级设备 RCCM-1级RCCM B册 安全2级设备 RCCM-2级RCCM C册 安全3级设备 RCCM-3级RCCM D册与美国不同的是法国还按运行参数进行分级：设计压力超过50bar或设计温度超过250的设备属于RCCM-2级。设计压力小于50bar但高于20bar，或设计温度小于250，但高于110的设备属于RCCM-3级。