《核電蒸汽發生器傳熱管高溫微動損傷機理及防護研究》是依託西南交通大學，由任平弟擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：核電蒸汽發生器傳熱管高溫微動損傷機理及防護研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：任平弟
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
蒸汽發生器是核電系統的重要設備，而傳熱管則是蒸汽發生器的關鍵部件。核電站生產運行中，由於介質流動和熱傳遞導致傳熱管與管支撐之間的微動，所引發的微動損傷是蒸汽發生器爆管事故的主要原因，嚴重危及核安全。本研究針對蒸汽發生器傳熱管材料的微動損傷問題，循著從切向微動到切向與徑向的雙向複合微動的研究思路，開展蒸汽發生器傳熱管的高溫微動磨損試驗研究。在控制氣氛下的高溫切向微動磨損研究基礎上，研製切向與徑向組成的雙向複合微動試驗裝置；通過不同模式和溫度下接觸界面的摩擦磨損特性、微動裂紋的萌生與擴展，以及接觸界面材料組織結構變化和摩擦化學作用的分析，揭示核電蒸汽發生器傳熱管的微動損傷機理；進而結合典型塗層的試驗研究，提出抗高溫微動損傷的表面防護技術準則。相關研究不僅可以豐富微動摩擦學的基礎理論，其成果對核電關鍵設備長壽命穩定運行具有重要的實際套用價值。
結題摘要
核電系統中，蒸汽發生器是關鍵設備之一，由於蒸汽發生器一迴路和二迴路熱傳導及高溫高壓介質流致振動，使傳熱管與支撐部件之間產生微動磨損，導致傳熱管局部損傷甚至破裂，使用壽命降低，危及核電安全。本研究研製了新型高溫可控氣氛傳熱管微動磨損試驗裝置並獲得國家發明專利，實現了模擬高溫、可控氣氛及法向交變載荷下的微動磨損試驗。本文選用兩種傳熱管（Inconel 690和Incoloy 800合金）, 在不同環境下, 系統地進行了試驗研究，揭示了微動的區域特性，建立了其運行工況微動圖和材料回響微動圖。在不同環境法向交變載荷下的微動損傷行為強烈地依賴於載荷、溫度以及氣氛等試驗條件。從表面損傷形貌看，徑向頻率和氣氛對磨屑的形態、化學成分及結構有重要影響；由於交變法向力和切向力的共同作用，微動產生疊加效應，使剝層現象更加突出。揭示了不同環境下微動的損傷機理並對其進行了有限元數值模擬；開展了高溫微動的防護研究，提出了高溫微動的防護準則。本研究探索了開展高溫微動磨損的試驗研究，不僅對探索特殊工況下的複雜微動損傷機理具有重要意義，而且也能為核電設備抗微動損傷設計及運行安全提供理論支持和工程實踐指導。
