压水堆核岛机械设备设计与建造规则 (RCC-M)

第Ⅰ卷 G篇 反应堆堆内构件 (2007 版)

翻译： 缪仁杰
校对： 张杰

译文说明

本译文由中国第二重型机械集团重型压力容器与核电技术研究所负责组织翻译，目的是供内部参考和使用。 这次翻译的 RCC-M 规则是根据 2007 年的英文版为蓝本。当本译文与英文版不一致时，应以英文版为准。 鉴于译、校及编辑人员水平有限，时间仓促，对文中的错误和不妥之处，请予批评指正。

G1000 总述

G1100 引言

G1110 G篇的应用

G1111 反应堆压力容器内构件的定义

反应堆堆内构件包含位于反应堆压力容器内的所有机械构造件。 以下项目不属于 G 篇范畴： - 堆芯：燃料、增殖用燃料组件和模拟燃料组件； - 反应控制件：控制棒和传动轴； - 相关堆芯部件：关闭反应组件、抑制剂组件和中子源棒组件； - 芯内仪器：非机械件。

G1112 反应堆堆内构件的部件分类

按照 A4310，反应堆堆内构件应分为如下两类：堆芯支承结构 (CS) 和堆内结构 (IS)。

• a) 堆芯支承结构 (CS) 是那些在反应堆压力容器内支承并约束组成堆芯的燃料组件的结构或其零件。 将仅在堆芯支承结构发生假想故障后、设计用以支承和约束堆芯的结构划分在堆内结构 (IS) 类内。
• b) 应将其他所有反应堆堆内结构划分在堆内结构 (IS) 类内。
• c) 对于 G4000 和 G5000 章，应将连接堆内结构 (IS) 和堆芯支承结构 (CS) 的焊接接头视为堆芯支承结构 (CS)。
• d) 接触或连接反应堆堆内构件、但在试车前去除的临时性锁扣件不属于本篇。临时性锁扣件包括，例如：垫板找正凸缘、吊带，以及服役前仪器的支承件及外罩。

G1113 管辖边界

焊接在反应堆压力容器壁上的内部设备被视为反应堆压力容器壁的一部分。 堆内构件与反应堆压力容器之间的机械连接应符合本篇的要求。

G1120 G篇的结构

G1200 节规定了应编制的文件; G1300 节规定了零部件和焊接接头的标识程序; G2000 章规定了选择所有CS 和某些 IS 材料的规则; G3000 章规定了设计规则; G4000 章规定了制造和检验的规则; G5000 章规定了第 III 卷中无损检测的补充要求。

G1200 需要的文件

A3000 章规定了所需的文件并描述了这些文件的内容。 本篇中要求的文件应按监察人员的要求制定。合同应指明哪些文件提交给有关部门。

G1210 关于堆内构件的文件

对属于G篇范围内的堆内构件应制定以下文件。如生产条件允许,一批堆内构件可编制同一套文件。

G1211 堆内构件订购单随附的文件

• 设备规格书(订购单技术附件)-A3100。

G1212 堆内构件的初步设计和制造文件

• 总布置图和参考图样-A3201;
• 堆内构件(CS)尺寸报告;
• 堆内构件的制造技术大纲-A3301。

G1213 制造期间制定和修订的文件

• 总布置图和参考图样-A3201;
• 堆内构件(CS)应力分析报告;
• 焊接资料包-A3501。 对堆内构件(CS)应制定焊接资料包,且在焊接工艺改进时应修订说明。
• 不符合项报告和偏离报告-A3700;
• 质量计划(跟踪文件)-A3801。

G1214 制造后的文件

• 制造完工报告-A3805;
• 制造完工证书-A3804。

G1220 关于堆内构件的零部件文件

G1221 采购文件

• 零件和产品的制造技术大纲-A3301。
• 订货清单(技术和管理条款)-A3302(参阅第 II 卷 M110节)。
• 采购技术规格书一第 II 卷 M110 节叙述了需制定专门的采购技术规格书的情况。
• 焊接材料采购技术规范-A3502(参阅 S2120 节)。
• 焊接材料验收报告-A3503(参阅 S2550 节)。
• 零部件质量计划书-A3801。仅对采购技术规范中涉及的零件制定质量计划。 (其他零件应包括在由这些零件所组成的堆内构件的质量计划中。)

G1222 制造文件

• 制造规程-A3401;
• 焊接规程-A3502;
• 焊接报告-A3503;
• 检验细则-A3601;
• 检验报告-A3602;
• 产品焊接数据表-A3503。

G1223 检查文件

• 检验员名单(待出版)。

G1224 不符合项报告或偏离报告

见 A3700。

G1300 标识

G1310 堆内构件标识系统的目的

此标识系统是在设备零件或焊接接头与其相配的文件之间建立明确联系的一种手段。

G1320 标识系统与生产控制方法的匹配

标识系统必须与零件或焊缝采用的生产控制方法的类型相匹配： - 单个物项控制时，每个物项采用一个标识号； - 按批控制时，每批采用一个标识号。

当从库存中直接提取零件，且零件只有一种钢号时，制造商不得使用 RCC-M 规则所规定的标识规程。

G1330 标识方法

标识部件使用的方法有： - 蚀刻； - 临时性标记（采用墨水、油漆等）； - 贴标签； - 跟踪标牌。

为确保达到 B1310 的要求，应确定标识方法和车间组织规程。

G1340 标识资料的类型

RCC-M 不要求将零件或焊缝的原始资料(例如炉号、批号、热处理号焊工号等)打印或写在物项自身、标签或跟踪标牌上。 但是,标记或记号应能清楚地查阅到包含产品控制管理所需要的信息的文件。 当批件分成一批或几批制造时(例如热处理),则不用在每个物项上注明原批号,只要新的标识系统能够准确地辨别出物项的原始标识即可。

G1350 重新打标识和重新贴标签

如果标识在制造过程中移除或擦除，制造厂应在零件的另一个适当位置打上标记或贴上标签。

属于同一批物项的机加工时，不需要在每次机加工操作后重新标记，但前提是： - 制造规程保证每批物项绝对隔离； - 对不合格品立即打上明显的、去不掉的标记。

钢板在特定情况下，若其轧制方向对后续的制造或试验相当重要（例如切取试验样品），该信息必须在钢板上指明。

余料应按其后的用途作标识。

G1360 标识方法

标识方法应符合 F2000 章的要求。

G1370 焊缝标识

G1371 大型冷作件的焊缝标识

对于大型冷作件,应绘制焊缝分布位置图。 此图可以是一张总体布置图,图上应根据标识标记给出焊缝轴线尺寸(无论这些焊缝是否处于同一平面上)。该识别标记可由零件本身的标记组成,也可由用作参考平面的机加工过的表面上的标记组成。应能够容易地用直观的方法或借助于普通光学仪器找出这些识别标记。 对于射线照相检验的焊缝,此图和附加文件必须清楚地指明焊缝和识别标记的位置,以便准确地找出射线透照的并进行评片。

G1372 其它结构件的标识

对其它结构件,特别是互换件,必须绘制一张参考图样以指明它们在该设备中的位置。此图必须为每一结构件提供足够的资料,以确定它们的布置位置。不要求为这样的结构绘制方位标记图。

G2000 材料

G2100 概述

G2000 提出对于G篇所涉及到的结构,在产品和零件的制造到验收过程中对材料的选择和使用条件的考虑。使用中要适当参考第 II 卷“材料”的规定。 注:“铁素体钢”和“奥氏体钢”两个术语,在本规则的各卷中均有出现。但有时用得不够准确,应认为所有对应于第 II 卷中 M3300, M3400 和 M4000的采购技术规范的那些材料,属于“奥氏体钢”一类。其余材料则属于“铁素体钢”一类。

G2200 第 II 卷的应用

M100中的要求是适用的。 表G2200 列出在全部 CS 和部分 IS 的材料采购中,制造商必须遵循的采购技术规范。在有多种材料可供选择的情况下,这种选择亦可受到堆内构件的技术规格书中规定的技术条件限制。 1级准则应适用于CS 的材料验收。

G2300 晶间腐蚀敏感性

G2310 根据晶间腐蚀敏感性对材料分类的规则

从对晶间腐蚀敏感性的观点考虑，将用奥氏体或奥氏体-铁素体不锈钢制成的堆内构件列入以下两类之一：

• 第 1 类：可能受污染，而在其经过固溶热处理后，再经受 450℃ 以上温度加热的材料。 无论采用哪种焊接工艺和方法加工制造的构件均归于此类，可能补焊的铸件也属此类。
• 第 2 类：可能受污染，而在其经过固溶热处理后，不再经受 450℃ 以上温度加热的材料。

事实上，晶间腐蚀对安全有非常严重的潜在危险，因此对于极小危险的污染也必须加以考虑。

G2320 要求

G2321 钢号的选择

应按以下两类限定范围选用钢材，两类中第 1 类比第 2 类限制性更强：

• 对于第 1 类：含钼或不含钼并适当控制氮含量的超低碳奥氏体不锈钢，或铸造奥氏体-铁素体钢。
• 对于第 2 类：含钼或不含钼的低碳奥氏体不锈钢（属于 Z5 CN18-10 型），以及用于制造螺栓的 Z6 CND17-12 类型钢。

堆内构件的技术规格书可具体规定应使用哪一类中的哪一种钢号材料。

G2322 对晶间腐蚀敏感性的检测

除非采购技术规范另有规定，只要通过熔炼分析得到的含碳量满足下列条件，第 1 类材料就需要进行晶间腐蚀敏感性检测：

• 对于奥氏体不锈钢，含碳量大于 0.030%；
• 对于控氮的奥氏体不锈钢，含碳量大于 0.035%；
• 对于奥氏体-铁素体钢铸件，含碳量大于 0.040%。

对于第 2 类材料，只要通过熔炼分析得到的含碳量大于 0.030%，则在 MC1300 规定的非敏化固溶处理后，需要利用试样进行晶间腐蚀敏感性检测。

具体要求见相关采购技术规范。

G2400 堆内构件用不锈钢和 Ni-Cr-Fe 合金中的含钴量

对于在零件或产品采购技术规范中已经规定采购技术要求的堆内构件零件，其钴含量必须遵循采购技术规范中的规定。

对于在零件或产品采购技术规范中未规定采购技术要求的堆内构件零件，钴含量分别遵循下列规定：

• 靠近堆芯、受高能中子轰击的部件：最高钴含量为 0.10%。 在堆内构件的技术规格书中必须逐个列出这些零件的清单，其中主要包括：下部堆芯吊篮筒体、围板、成型隔板及上、下中子屏蔽块。
• 其它堆内构件零件：最高钴含量为 0.20%。

表 G2200

注：

• (1) 只适用于导管对准框架装配螺钉。

G3000 设计

G3010 合格设计的一般要求

如果 CS 的设计满足以下两套标准之一，则该设计是合格的：

1. ASME 规范第 III 部分：NG3100、NG3200 及 NCA 全部章节和所引用的所有技术附录；堆内构件技术规格书中所列规则的适用章节；以及 RCC-M 的 G3300。每个文件的应用版本都必须在堆内构件的技术规格书中具体注明。
2. RCC-M：G3100、G3200 和 G3300。

G3100 设计通则

G3110 目的

本章规定了适用于确定 CS 尺寸及其在堆内构件的技术规格书中规定的载荷组合作用下的性能分析规则。 这些设计规则的目的不在于论述满意的功能要求(诸如密封、灵活性及保持可接受的几何形状等)。这些方面的考虑将在堆内构件的技术规格书中具体规定。

G3120 运行工况

堆内构件在运行期间可以处于各种不同工况,共分为四类并加上一个常规参考工况-设计工况。

G3121 设计工况

设计工况是以 G3132 中定义的设计工况的载荷为特征的一种工况。这些载荷是根据堆内构件在正常工况(下面将予以定义)下,所要承受的最高载荷规定的。

G3122 正常工况

正常工况是指设备在正常运行期间可能遇到的工况,即稳态功率运行状况和正常运行中的过渡状态。

G3123 扰动工况

扰动工况是指设备在正常运行事件过程中所处的工况。

G3124 紧急工况

紧急工况是指设备在稀有事件情况下才能经受但必须予以考虑的工况。

G3125 事故工况

事故工况是指发生概率极低但其后果对设备安全性的影响必须予以研究的工况。在这类工况中不必考虑概率过低以致实际上不可信的状态。

G3130 载荷组合的考虑

上述每一工况都有一组与之相应的环境作用,如压力、力、热负荷、辐射、腐蚀等。其中有些环境作用会产生机械功(为堆内构件变形的函数)。这些产生机械功的环境作用称为载荷。载荷组称为载荷组合。

G3131 载荷

组成载荷组合的载荷包括（但不限于）以下各项：

• a) 冷却剂流动形成的压差；
• b) CS 的自重；
• c) 其它结构，如堆芯、流量分配部件、围板、热屏蔽和安全设备等施加的载荷；
• d) 地震载荷和反应堆压力容器移动所引起的其他载荷；
• e) 支承或约束的反作用力；
• f) 温度效应、热梯度和胀差所引起的载荷；
• g) 流体冲击和流动所产生的载荷；
• h) 由于主冷却剂管道破裂产生瞬时压差所引起的载荷；
• i) 振动载荷；
• j) 控制棒驱动机构动作和对控制棒的缓冲作用引起的载荷；
• k) 换料或在役检查准备过程中或进行中所产生的操作载荷。

G3132 设计工况的载荷(设计载荷)

设计工况的载荷遵循下列各节的规定。

G3132.1 设计压差

• a) 规定的设计压差不得低于正常运行工况下 CS 内侧与外侧间存在的最大压差。 在为证明与 G3233、G3238.1、G3238.2、G3238.4、G3243 a)、G3242 a) 和 G3251 中规定的应力强度极限一致而进行的计算中，必须使用该设计压差。 当可以预计结构件在运行中不同区域出现不同压差时，每个区域的设计压差可取该区域的预计压差值。
• b) 设计压差应包括压差波动的容许偏差。

G3132.2 设计温度

给定区域所取的设计温度,不得低于正常工况下该区整个壁厚所出现的平均温度的最高值。当CS 的某一部分因受γ射线辐照而被灼热时,这种影响应在确定设计温度时考虑。 设计温度应与 G3132.1 中规定的设计压力结合起来使用。必要时,材料温度可通过对该堆内构件在相同使用工况下进行分析或测量来确定。 在任何情况下,材料的温度都不得超过附录ZI的表中所规定的温度极限。

G3132.3 其它设计载荷

应结合设计压差来选择设计载荷,以便所得到的载荷组合包括正常运行工况下的全部载荷。 机械载荷的值应是堆内构件的技术规格书中规定的值。 所考虑的其它载荷包括由内外冲击力而产生的载荷与地震载荷。 CS 应采取使振动减至最低的方式进行布置和支承。

G3140 准则的级别

应将某一种或某一类工况有关的每一载荷组合规定出与之相应的准则级别。此级别至少应与G3150 中规定的级别同样严格。应在堆内构件技术规格书中写明此级别。 每一准则级别都有一组应力极限与之相对应。所采用的应力极限取决于本章中与机械完整性有关的要求。

G3150 适用于不同载荷组合工况的最低准则级别

G3151 设计工况

设计工况应遵守O级准则。

G3152 正常工况

正常运行工况,应遵守A级准则。

G3153 扰动工况

在堆内构件的技术规格书中,对扰动工况规定的准则应至少与B级准则同样严格。

G3154 紧急工况

在堆内构件的技术规格书中,对紧急工况规定的准则必须至少与C级准则同样严格。

G3155 事故工况

在堆内构件的技术规格书中,对事故工况规定的准则必须至少与D级准则同样严格。

G3160 应力报告

对遵循本章规则的所有堆内构件,都应编制应力报告。该应力报告应表明,对于设备规格书中所规定的所有载荷组合都满足本章的准则。 应力报告还应表明满足堆内构件的技术规格书所列的任何补充设计要求。

G3170 特殊考虑

G3171 腐蚀

如果堆内构件在使用中,由于工作流体或周围环境的作用,使表面产生腐蚀、侵蚀或机械磨损而导致器壁减薄时,必须留出足以补偿这些堆内构件在预定寿期內减薄的厚度。这一厚度称为“腐蚀裕量”。必须将其加到按本章规则确定的最小设计厚度上去。 此厚度裕量可根据预计的减薄速度,对堆内构件的不同部位取不同的值。

G3172 覆盖层

通常,CS 上的覆盖层是不影响其结构强度的。如果需要考虑加覆盖层,应另外制定有关规则。

G3173 异种金属的焊接

必须特别注意不同热膨胀系数的异种金属的焊缝设计和施焊。

G3174 环境影响

由于环境条件的影响,可能使材料性能发生变化。特别是中子(大于1MeV)辐照,可能引起脆性断裂转变温度的显著升高和在转变区(上平台能量)之上的温度时的韧性降低。 因此,采用铁素体钢制造的压力容器,其结构不连续部分应尽可能远离高中子通量区。

G3200 堆芯支承结构的性能分析规则

G3210 分析的结构

G3211 分析的目的

在每一类设计工况(见 G3120)下,遵循一组相应的准则,就保证使材料在承受由这类工况产生的载荷组合时,不致遭到某种类型的破坏。 此分析的目的在于验证是否满足了根据分析方法和相应准则级别所选定的那一组准则。在此验证过程中使用切实可行的分析方法确定有效的量值,并将这些量值与最大允许值相比较。

G3212 合格要求

对 CS 设计合格分析的要求包括下述 a) 至 d) 各项：

• a) 由分析所得到的应力强度不得超过 G3200 规定的极限，其中需使用的 $S_m$ 值均列于 ZI 1.1、ZI 1.2 和 ZI 1.7 各表中。
• b) 详细设计应符合 G3100 的通则和 G3300 的要求，特别是焊接结构设计部分。在进行分析时，应采用焊接系数 n 和疲劳系数 f。
• c) 当堆内构件承受压应力时，必须考虑临界弯曲应力。参见附录 ZIV（在有外压差存在的特殊情况下，对 G3233.4 中将要涉及的那些部件的结构性能，必须按附录 ZIV（ZIV 110 除外）进行分析，并用“外压差”替换“外压”这一术语）。
• 借助 ZIV 200 中的图确定压应力的大小。
• C 级准则见 G3235.2。
• 椭圆度偏差见 F4217。
• 此外，在有动态压差出现时，允许的外压差应满足附录 ZIV 的要求，或不得大于正常运行工况下动态波动压差的 25%。
• d) 应为快速断裂提供保护。

G3213 分析方法

分析的第一步是选择分析方法。

本章的规则是建立在尽可能广泛采用线性弹性分析理论的基础上的。准则用弹性计算所得的应力组合来表达。但是应指出，大多数破坏形式属于塑性变形破坏，因此准则也直接与结构件的弹-塑性性能有关。

在某些特殊情况下，还可以运用塑性范围内的计算方法去确定载荷组合作用下的局部变形与整体变形。这些方法通常要求大量计算，并要求确定载荷组合的变化过程。

还可以利用实验方法，即用堆内构件或其零件的比例模型施加载荷组合，来确定变形和应力，或针对所研究的破坏形式确定预留的安全裕量。

下列四种分析方法是可以接受的： - G3230 中论述的弹性分析法； - G3242 和 G3243 中论述的弹-塑性分析法； - G3245 中论述的实验分析法； - G3244 中论述的应力比法。

G3214 计算区域

计算技术要求将一个结构分解成多个计算区,以分析某种类型的破坏。此时,为了确定每一考虑的载荷下施于计算区边界的力或位移,以及各计算区之间的联系,必须对此结构进行总体分析。

G3215 分析方法的综合使用

下述分析方法均可采用：

• a) 分析同一结构上的不同区域。此时，区域边界上的联接、载荷和位移应根据总体分析的结果选择，以便在所考虑的分析区内能对每一类型破坏的阻止作出保守估计。
• b) 对属于或不属于同一类工况的各种状态下的同一计算区域行为进行分析。

对正常工况和扰动工况，必须从整体上进行疲劳分析研究。在这种情况下，必须专门论证同时采用几种分析方法的正确性。

G3220 应力分析的术语

G3221 不连续性

• a) 整体结构不连续性
• 这是一种在几何形状或材料方面的不连续性。它影响壳型承压压力容器构件沿其整个壁厚的应力或应变分布，因此对该构件的整体性能有实质性影响。
• 整体结构不连续的例子有：封头与壳体、法兰与壳体、接管与壳体之间的连接，以及不同直径、不同厚度、不同材料的壳体之间的连接。
• 整体结构不连续性应力是实际应力分析的组成部分，它们沿壁厚积分后，在截面上产生合力和合力矩。
• b) 细小或局部结构不连续性
• 这是另一种在几何形状或材料方面的不连续性。它影响沿部分壁厚的应力或应变分布，但对构件的整体性能无实质性影响。局部结构不连续性导致的应力分布只引起有限的局部变形。
• 局部结构不连续性的例子有：小圆角半径、小附件和部分焊透的焊缝。

G3222 应力

• a) 正应力
• 正应力是应力矢量在参考平面的法向分量。
• 正应力在壁厚内的分布通常是不均匀的。此时正应力可认为是以下两个分量之和：一个是常量并等于沿壁厚的应力平均值；另一个是沿壁厚的变量。
• b) 切应力
• 这是与参考平面相关的应力矢量在这一平面上的投影。
• c) 薄膜应力
• 这是沿所考虑截面处壁厚的正应力或切应力的平均值。
• d) 弯曲应力
• 这是在所考虑截面处沿壁厚任一点上，由以上 a) 定义的正应力与以上 c) 定义的薄膜应力之差值。该差值沿此厚度可能呈线性分布，也可能呈非线性分布。
• e) 载荷应力
• 载荷应力是由诸如内压、重量、地震等机械载荷引起的应力，它有别于热应力。
• f) 热应力
• 热应力是一种自平衡应力，它是由于器壁中温度的不均匀分布，或由于膨胀系数不同而产生的应力。当温度变化时，材料自然发生形变，而在材料阻止这种形变时也就产生了热应力。
• 为建立应力准则，按材料变形大小，将热应力分为两类：
  • 1) 总体热应力：它是由整个壁厚上的胀差引起的。如果总体热应力的变化幅度超过材料屈服强度的两倍，则弹性分析可能无效，而连续热循环则可能产生渐进变形。在进行应力分类时将此应力视为二次应力。
  • 总体热应力的例子有：
    • 壳体中因轴向温度分布或两种不同材料相接而引起的应力；
    • 壳体与其接管间存在温差而产生的应力；
    • 壳体壁内因径向温度分布所产生的当量线性应力分布带。
  • 当量线性应力分布是指与实际应力分布具有相同合力矩和相同平均值的线性应力分布。
  • 2) 局部热应力：是在壁厚内几乎完全抑制胀差而产生的热应力，因此不引起明显变形。
  • 此类应力仅从疲劳破坏观点予以考虑，因此将其视为局部应力。在评价这种应力时，应采用 G3238.6.b) 所述程序。
  • 局部热应力的例子有：
    • 一个部件器壁局部过热处引起的应力；
    • 壳体壁内由径向温度引起的实际应力分布与其当量线性应力之间存在的应力差；
    • 膨胀系数与母材不同的覆盖层材料中的热应力。
• g) 总应力
• 总应力是在所考虑各种作用因素下，在构件壁内某一指定点上所达到的应力值。它是一次应力、二次应力和峰值应力分布的总和。
• 在进行任何类型的应力分析时，应将总应力分解成几类相应的基本应力，以便正确应用其相应的应力分析准则。
• h) 自由端位移
• 自由端位移系指在将两个连接构件分离开的情况下，两者之间相对运动产生的位移。这类运动的例子有：管系、堆内构件及其支承的相对热膨胀而发生的运动，或由于除管系外结构所引起的堆内构件转动。
• i) 膨胀应力
• 膨胀应力是由对 CS 的位移限制而产生的应力。

G3223 有关验证 A 级和 B 级准则的定义

• a) 工况
• 按下述模式，通过评估各种作用因素来表示每一工况的特征：
  • 稳态；
  • 作用因素变化；
  • 恢复到稳态。
• b) 应力或应变循环
• 一种工况可能引起一个或几个应力或应变循环。在此工况期间，应变或应力由一初始值，经最大和最小代数值，又回到初始值。
• 动态效应同样被视为应力或应变循环。
• c) 弹性稳定（弹性安定）
• 在循环载荷作用下，如果经过几个循环后构件上所有各点的性能都成为弹性的，则该构件处于弹性稳定状态。
• d) 塑性稳定（塑性安定）
• 在循环载荷作用下，如果经过几个循环，在每次循环中都保持弹-塑性特性不变，则认为该构件产生了塑性稳定。在塑性稳定情况下，不存在渐进变形的可能性。
• e) 总体塑性稳定（总体线性安定）
• 总体塑性稳定是某一构件处于塑性稳定的状态。在这种状态下，塑性变形仅出现在变形集中区，其尺寸明显小于所考虑截面处的壁厚。
• 在总体塑性稳定状态下，此构件的反应基本上是弹性的，并且受仍然处于弹性部分的约束，阻止了塑性变形的发展。变形集中效应主要取决于几何形状和载荷组合，而受材料本身应力-应变关系的影响较小。
• f) 疲劳强度减弱系数
• 疲劳强度减弱系数是一种应力集中系数，它是由于局部结构不连续性对疲劳强度的影响引起的。
• 在无实验数据时，可采用理论应力集中系数。

G3230 弹性分析

G3231 有关应力的定义

• a) 概述
• 这些准则包括：
  • 把应力分量分成若干类（应力分类）；
  • 将在验证所考虑准则中涉及到的应力分量按类型加以合成；
  • 把由这些合应力所确定的标量与规定的应力极限进行比较。
• 下面介绍一些一般性导则，以便进行应力分类。在解决应力分类过程中遇到实际问题时，如果出现可疑情况，必须考虑破坏机理。
• b) 一次应力
• 一次应力指的是由外加载荷引起的任何正应力或切应力，它直接起着同机械载荷平衡的作用。正因如此，当出现塑性变形时，一次应力将继续存在。如果一次应力超过材料屈服强度，就有过度变形的危险。
• 热应力不属于一次应力。
• 一次应力的例子有：
  • 由于圆柱形壳体中的内压差或分布动态载荷引起的总体薄膜应力；
  • 由于压差在平封头中心部分引起的弯曲应力。
• 总体一次薄膜应力是在构件中这样分布的一种应力，即不会由于屈服而发生载荷重新分布。
• c) 二次应力
• 二次应力指的是这样一些正应力或切应力，即一旦对一次应力加以限制，它也必定受到限制，以使结构处于总体稳定状态。这种总体稳定阻止渐进变形，并限制塑性变形集中区扩大。
• 当某堆内构件或区域受机械载荷或热膨胀作用时，二次应力与该部件邻近部分或与所分析区域变形的相容性有关。当发生塑性变形时，塑性变形结果就产生了这种相容性。
• 二次应力的基本特征是它具有自限性。局部屈服和较小变形就足以满足产生这种应力的条件。
• 二次应力的例子有：
  • 总体热应力；
  • 总体结构不连续处的弯曲应力。
• d) 峰值应力
• 此概念是为完成应力分类而正式包括在本规则之内。某点峰值应力是总体应力与相应于同一力矩、相同平均值的一次加二次应力线性分布之差。
• 峰值应力的基本特征是它不可能引起任何总体变形。因此，仅在疲劳或快速断裂危险情况下才予以考虑。
• 峰值应力的例子有：
  • 碳钢压力容器的奥氏体钢覆盖层内热应力；
  • 在堆内构件壁内流体温度快速变化时在壁内产生的热应力；
  • 局部结构不连续性引起的应力。
• e) 应力强度
• 构件某一点上的应力强度是应用断裂力学理论推导出来的该点应力状态，并将该值与单轴载荷拉伸试验所确定的材料力学性能进行比较。
• 在弹性分析中使用 Tresca 屈服准则。应用该准则时，要考虑的有效应力值等于所考虑点计算得到的最大切应力值的两倍。
• 此有效应力值是三个主应力最大与最小代数值之差。本规则中称之为“应力强度”。
• f) 应力的分类
• 应按上述各种应力类型，将经过分析所确定的应力进行分类。就 O、A、B、C 和 D 级准则中的每一级准则而言，对每一类与之相应的应力强度都分别规定了一个极限。
• 各种不同应力代号如下：
  • $P_m$，总体一次薄膜应力，见 G3231.b)；
  • $P_b$，一次弯曲应力，见 G3231.b)；
  • $P_e$，膨胀应力，见 G3222.i)；
  • Q，二次应力，见 G3231.c)；
  • F，峰值应力，见 G3231.d)。
• 在下一步分析中，对每一种应力在壁内取其平均值并作线性化处理之前，必须求出在每一组工况下每类应力分量的代数和。

表 G3231.1 某些典型情况的应力分类

G3232 应力分析

G3232.1 某截面内平均应力和线性应力的确定

为导出某已知截面內的薄膜应力强度(G3232.2)和薄膜应力加弯曲应力强度(G3232.3),可 能首先需要按下述方法确定各应力分量沿该壁厚的平均应力或线性应力分布。 根据堆内构件上的应力状态,确定已知截面内的应力分布,并借助专用于该截面的一组直角坐标(x, y, z)表示此应力分量分布。对于旋转壳体,最好选用由径向,纵向和周向表示的一组坐标。 然后计算: a) 沿壁厚的各应力分量平均值。这些应力分量将按截面上的一组直角坐标规定。对这些应力分量作如下标注： - 三个薄膜正应力: σmx, σmy, σmz - 三个平均切应力: τmxy, τmxz, τmyz b) 薄膜应力加弯曲应力就是各应力分量沿壁厚作线性分布的每层表面上的极值。对这些应力分量作如下标注： - 三个薄膜正应力加弯曲应力：σmx + σFx、σmy + σFy、σmz + σFz。 - 三个线性切应力：τlxy、τlxz、τlyz。

G3232.2 总体一次薄膜应力强度Pm

总体一次薄膜应力强度是在任何总体不连续性区外部确定的。三个主应力σm1、σm2、σm3 根据 G3232.1 所确定的应力分量σmx、σmy、σmz、τmxy、τmxz、τmyz导出的。 由下列关系式计算三个应力差: Sm12 = σm1 - σm2 Sm23 = σm2 - σm3 Sm31 = σm3 - σm1 薄膜应力强度Pm是Sm12、Sm23、Sm13 中绝对值最大的一个。 由所规定的地震载荷引起的应力,应与由其它载荷引起的应力按分量合成,所使用的符号应使总体一次薄膜应力强度Pm获得最大值。

G3232.3 一次薄膜应力和弯曲应力强度 Pm+Pb

根据 G3232.1 将一次应力沿所考虑的截面处的壁厚,按应力分量逐一线性化。 然后，根据线性化所得的分量所构成的应力张量，在每层表面确定其三个主应力σl1、σl2、σl3和三个应力差Sl12、Sl23、Sl31。上述应力张量标注为：σmx + σFx、σmy + σFy、σmz + σFz、τlxy、τlyz、τlxz。 薄膜加弯曲应力强度是Sl12、Sl23 和Sl13 中绝对值最大的一个。 由所规定的地震载荷引起的应力,应与由其他载荷引起的应力按分量合成,所使用的符号应便一次薄膜加弯曲应力强度(Pm+Pb)获得最大值。

G3232.4 任一点上应力范围的计算

对于由指定的稳态和瞬态分析导出的应力循环，应在某单个点上确定应力范围。

• a) 主应力方向不变的情况
• 1) 令 X1、X2、X3 为主应力方向，σ₁ 为方向 X₁ 上的应力。
• 2) 在随时间变化而变化的点上考虑主应力。下述应力差 Sij 是整个循环时间的函数：
  • S12 = σ1 - σ2
  • S23 = σ2 - σ3
  • S31 = σ3 - σ1

• 3) 确定循环中的 Sij 最大值和最小值，循环中每一 Sij 值都是变化着的。通过计算这些最大值和最小值之差，得出 Sij 的范围 (Srij)。显然，Sr 的范围就等于各 (Srij) 中的最大值。

• b) 主应力方向改变的情况

• 如果在应力循环过程中，所考虑点上的主应力方向改变，必须应用下述程序。
• 1) 令 σx、σy、σz、τxy、τyz、τzx 分别为所分析构件某一点上确定的、随时间变化的应力张量 6 个分量。其中考虑了 G3232.5 和 G3232.6 中规定的条文。
• 2) 在堆内构件的整个使用寿期内选取一时间点，对应于这一时间点有一个应力极值。用 k 标注此时间点的各应力分量。
• 3) 从计算出的、随时间变化的应力分量 σx、σy、σz、τxy、τyz、τzx 中分别减去前面所确定的 6 个分量 (σx)k、(σy)k、(σz)k、(τxy)k、(τyz)k、(τzx)k。
  • 将计算结果写成以下形式：(σ'x)k、(σ'y)k、(σ'z)k、(τ'xy)k、(τ'yz)k、(τ'zx)k。
• 4) 由这些应力分量导出主应力 (σ'1)k、(σ'2)k、(σ'3)k。注意，这些主应力的方向在循环中可能改变。因此，在每一主应力转变方向时，必须保持其识别符号。
• 5) 计算对应于每一时间点的应力差 (S'ij)k，因此有：
  • (S'12)k = (σ'1)k - (σ'2)k
  • (S'23)k = (σ'2)k - (σ'3)k
  • (S'31)k = (σ'3)k - (σ'1)k
  • 应力范围 (Srij) 等于在任一时间点的任一应力差 (S'ij)k 的最大绝对值。
• 6) 在某些情况下，不大可能很容易就找出一个当应力为极值时的时间点。此时可能需要按上述 3) 至 5) 条的步骤，试着对一些不同时间点计算其 (Srij)，从而找出一个应力范围为最大值的时间点。

应力范围 Sr 是这样所求得 (Srij)k 的最大绝对值。

G3232.5 一次加二次应力范围△(Pm + Pb + Q)

为验证 G3223e 所述的总体塑性稳定条件，要求根据 G3232.4 规则确定一次加二次应力的范围。其中，一次加二次应力按 G3234.2 的规则考虑。 在此情况下,G3232.4 所述的Sr值标准为Sn。 在每一时间点都要考虑由规定的地震载荷的循环变化所引起的应力,所使用的符号与本节中所使用的应力范围最大值的符号相同。 在进行 G3232.4 所述的主应力计算之前,应先将地震载荷引起的应力和由其它载荷引起的应力作为应力分量计算在内。

G3232.6 总应力范围△(Pm + Pb + Q + F)

在验证疲劳强度时，按 G3232.4 的规则确定总应力（见 G3222.g）范围。其中，堆内构件承受的所有载荷引起的应力按 G3234 的规则考虑。 在此情况下，G3232.4 所述的 Sr 值标准为 Salt。 将由规定的地震载荷的循环变化所引起的应力视为随时可能出现的应力。当G3234.5e)要求把这类应力与由其它载荷引起的应力合成时,在进行 G3232.4 所述之主应力计算之前,应先将它们按分量合成。在合成中所采用的应力符号必须是使应力范围为最大值的符号。

G3232.7 基本许用应力强度

在本章所列准则的表述中所使用的各种材料的基本许用应力强度(Sm),分别列在附录ZI(Z I 1.1、Z I 1.2 和ZI 1.7)中。 应用线性内插法确定对应于中间温度的值。 所要求的屈服强度、导热系数和热扩散系数、膨胀系数和弹性模量,分别列于附录 ZI2.0(Z I 2.1、ZI 2.2、ZI2.3)、ZI 5.0、Z I 6.0 和ZI7.0中。 用于验证 G3234 所列各项要求是否得到满足而采用的疲劳曲线,在附录ZI 4.0中给出。

G3233 适用于非螺纹结构紧固件的堆芯支承结构 (CS) 的 O 级准则

G3233.1~G3233.4 中提出的要求适用于与设计载荷(G3132)有关的应力强度。当G3237 中规定的特殊应力极限适用时,也应对它们进行验算。如果 G3340中论述的关于分析的所有条件都得以满足,就可以用G3240中论述的除弹性分析法外的其它分析方法的适用规则代替本节的某些要求。

G3233.1 总体一次薄膜应力强度极限

应根据 G3132定义的设计载荷,按照G3232.2 的规则确定总体一次薄膜应力强度。 根据 G3232.1 的条款,在确定应力强度之前,必须按应力分量对应力取平均值。在设计温度下,这一应力强度的许用值为Sm(G3232.7)。

G3233.2 总体一次薄膜加一次弯曲应力强度的极限

一次薄膜应力加一次弯曲应力强度Pm + Pb是按 G3232.3 在表面上由设计压差和其它指定考虑的设计载荷确定的。 此应力强度的许用值1.5Sm(G3232.7)。

G3233.3 开孔补强

如果在堆内构件的技术规格书中规定进行 CS 补强设计,在设计中可采用附录 ZA 提供的适用于1级压力容器的开孔补强规则。

G3233.4 外压

应按 G3212c)的要求对承受均匀外压的本堆内构件进行设计。

G3234 适用于非螺纹结构紧固件的堆芯支承结构的A级准则

当堆内构件的技术规格书要求用A级准则时,所遵照的应力极限在本节论述并在表 G3234.1 中汇总出来。如果 G3238 的特殊应力极限是适用的,也应对它们进行验算。如果 G3240 中所规定的有关条件得到满足,就可以用 G3240 中关于进行弹-塑性分析和实验分析的那些规则代替本节中的某些要求。

G3234.1 总体一次薄膜加一次弯曲应力强度的极限

总体一次薄膜应力强度 Pm和总体一次薄膜加弯曲应力强度Pm+Pb,是按G3232.3,根据为要求满足A级准则的工况指定的设计压差和其他设计机械载荷产生的应力,在表面上求出的。 这些应力强度的许用值,是按G3233.1 和G3233.2确定的。

G3234.2 适用于一次加二次应力范围的极限

一次加二次应力的范围Sn,应按 G3232.5 在表面上确定。这一范围应由为要求符合A级准则的工况指定的压差及其他机械载荷和热载荷所引起的总体一次薄膜应力加一次弯曲应力和二次应力之和求出。其中应包括整体结构的不连续性的影响,而不包括局部结构不连续性(应力集中)的影响。 Sn的范围在表 G3234.1 中标注为△(Pm + Pb + Q) 在要求符合A级和B级准则的所有工况下,这一范围都限制在了3Sm以内。 如果仅仅是由于低循环热弯曲应力造成超过这一极限,仍可以采用G3234.3 中介绍的简化弹-塑性分析法继续进行分析。 3Sm的值列于附录ZI(参见 G3232.7)。当全部或部分二次应力是由机械载荷组合产生时,所考虑的Sm值不得高于所分析工况下的最高温度时的Sm值。当二次应力完全是由于所分析点上的温度瞬变产生时,Sm的值必须取在分析工况期间与金属达到极值温度时相应的各Sm的平均值。

G3234.3 简化弹-塑性分析

如果满足以下 1) 至 6) 条要求，则一次加二次应力之和的范围可以超过 G3234.2 准则中规定的极限：

• 1) 按照 G3232.5，根据一次加二次应力之和（不包括热弯曲应力）所确定的 Sn 范围限于 3Sm 以内，即 Sn ≤ 3Sm；
• 2) 注意在任何情况下，本规则的应用都相当于在疲劳分析中引用一个大于 1 的弹-塑性集中系数 $K_e$；
• 3) 不必使用 G3238.6 中的程序；
• 4) 应满足 G3234.8 中关于热棘轮效应的要求；
• 5) 运行温度不得超过 G3234.6 中规定的弹-塑性应变集中系数所对应的最高温度值；
• 6) 在室温下，材料指定的最小屈服强度值与最小抗拉强度值之比应小于 0.8。

G3234.4 适用于热膨胀应力强度Pe (G3222i)的极限

在局部结构不连续性的影响忽略不计的情况下,热膨胀应力强度是由于自由端位移(G3222 h)受到约束和固定点的热移动效应,在所分析截面內引起的最大应力值。 上述这些应力的允许范围(在表 G3234.1 中标注为Pe),对于适用于A级和B级准则的全部工况(G3152),是按 G3232.5的条文确定的。当将一次和二次应力强度与热膨胀应力强度相加时,此应力强度范围的允许值为3Sm。

G3234.5 非几何不连续性区域内的疲劳特性分析

• a) 经受随时间变化而波动的机械或热载荷的堆内构件，其疲劳强度应按以下 b) 和 d) 规则验证，或按附录 ZII 的规定采用实验分析方法验证。
• 但是，对指定要求符合 A 级和 B 级准则的全部工况，如果满足下面 c) 中的所有规定，则可不必进行疲劳分析。
• 如果要进行疲劳分析，则对于满足 A 级和 B 级准则要求的所有工况下，在每一点都应对验收准则进行验证。
• b) 总应力应根据要求符合 A 级和 B 级准则的所有工况而指定的压力、机械载荷和热载荷确定。因此，此总应力包括总体和局部热效应以及总体和局部结构不连续性的影响。
• 在疲劳分析中，交变应力强度 Salt 等于总应力变化范围 Sp（G3232.6）的 1/2，并将此 Salt 与附录 ZI 中相应曲线提供的值进行比较。
• 这些曲线给出了交变应力强度 Salt 的许用值 $S_a$ 与循环次数的关系。
• 总应力范围是假设材料为弹性性能而计算出的应力大小。因此，当超过屈服强度时，该范围不代表实际应力。
• 附录 ZI 4.0 中的疲劳曲线是从单轴载荷应变循环试验中推导出来的。将所产生的应变乘以弹性模量就得出应力值。这些曲线已作过修正，其中包括了平均应变的最大效应。
• 在一种材料有几条疲劳曲线的情况下，附录 ZI 4.0 规定了每一条曲线对于不同强度等级材料的适用性。这里的强度等级是指室温下规定的最低值。
• 由于按照线性关系来考虑材料损伤，因而包括了变幅交变压力的效应。
• c) 免作疲劳分析的堆内构件
• 如果满足以下 1) 至 4) 条的全部条件，则可免作疲劳分析。
• 1) 启动与停堆循环的温差
  • 构件上任意两个相邻点之间，在正常运行期间的温差不得超过以下数值：Sa / (2*E*α)
  • 式中：
  • $S_a$ 是从附录 ZI 4.0 中适用的设计疲劳曲线上，按指定的启动和停堆循环次数获得的值。
  • E 是由附录 ZI 7.0 中给出的两点温度平均值相对应的弹性模量。
  • α 是在附录 ZI 6.0 中给出的两点温度平均值相对应的瞬时热膨胀系数值。
  • 若两点之间的距离小于 2*sqrt(R*t)，则可认为该两点相邻。R 和 t 分别为所考虑区域回转壳体的平均半径和壁厚。在其它非回转壳体结构件中，相邻点之间的允许距离必须适合各自的形状，否则应作疲劳分析。
• 2) 除启动和停堆循环外，在要求符合 A 级或 B 级准则的工况下的温差
  • 任意相邻两点（定义同上）之间存在的温差代数值变化范围不得超过以下量值：Sa / (2*E*α)
  • 式中：$S_a$ 是从附录 ZI 4.0 中适用的设计疲劳曲线上，按指定的总有效温差波动次数查得的值。
  • 如果这一总的温差波动代数值范围超过以下数值，则它是有效的：S / (2*E*α)
  • 式中：S 是从附录 ZI 4.0 中适用的设计疲劳曲线上，对 10^6 次循环查得的 $S_a$ 值。
• 3) 不同材料的温差
  • 对于由具有不同弹性模量或不同热膨胀系数材料制成的构件，其总温度波动的代数范围不得超过以下量值：Sa / [2*(E₁*α₁ - E₂*α₂)]
  • 式中：
  • $S_a$ 是从附录 ZI 中适用的设计疲劳曲线上，按指定的总有效温差波动次数查得的值。
  • E₁ 和 E₂ 是附录 ZI 给出的、并与平均温度相对应的两种材料的弹性模量。
  • α₁ 和 α₂ 是附录 ZI 给出的、并与平均温度相对应的两种材料的热膨胀系数。
  • 若温度波动的总幅度超过 S / [2*(E₁*α₁ - E₂*α₂)]，则认为它是有效的。
  • 式中：S 为从附录 ZI 4.0 中适用的设计疲劳曲线上按 10^6 次循环查得的 $S_a$ 值。
  • 如果所使用两种材料的适用设计疲劳曲线不相同，在应用本节规则时，应使用具有较低 $S_a$ 值的设计疲劳曲线。
• 4) 机械载荷
  • 指定的机械载荷总范围，包括管道反作用力和压差，不得引起应力范围超过 $S_a$ 值的载荷应力。该 $S_a$ 值是从附录 ZI 中适用的设计疲劳曲线上，按指定的总有效载荷波动次数查得的值。
  • 如果指定的总有效载荷波动次数超过 10^6 次，则可采用 N = 10^6 的 $S_a$ 值。
  • 如果引起应力强度的范围超过从适用疲劳曲线上按 10^6 次循环查得的 $S_a$ 值，则认为此载荷波动是有效的。
• d) 如果不满足 G3234.5.c) 条免作疲劳分析的条件，就必须进行疲劳分析。
• 使用系数可以用 G3234.5.c) 中的方法，也可采用附录 ZH 中的方法来确定。即，对于要求符合 A 级和 B 级准则的各组工况，用按 G3232.4 条文所确定的总应力差 Sp 或 Sn 的变化来决定使用系数。

G3234.6 弹-塑性集中系数 (Ke)

在 G3234.3 和 G3234.5 中述及的弹-塑性集中系数 $K_e$，其定义为实际应变幅度与弹性分析所确定的理论应变幅度之比。 采用G3232.6所规定的方法,应变幅度由应变张量而得到。 这个系数Ke的可接受值可按下列程序确定,Sn—为一次加二次应力范围。 G3234.5.b 中的 Salt 值由下式得到：

Salt = 1/2 * {(Ke_mech)*(Sp_mech) + (Ke_ther)*(Sp_ther)}

式中：

• Sp_mech：机械要素中的应力 Sp 的变化幅度。它是从包括压力、重量、地震(固定物的惯性质量和运动)以及热膨胀效果的机械来源的载荷计算而得。
• Ke_mech：机械要素弹塑性应力修正系数。它是从按照G3234.2 确定的三个线性化应力之差的变化的最大幅度Sn和许用当量应力 Sm计算而得。
• 对 Sn ≤ 2Sm，Ke_mech = 1.0
• 对 3Sm < Sn ≤ 3mSm，Ke_mech = 1 + [(1-n)/(n*(m-1))] * (Sn / (3*Sm) - 1)
• 对 Sn ≥ 3mSm，Ke_mech = 1/n

m、n 的值由下表给出：

• Sp_ther：热要素中的应力 Sp 的变化幅度。它是从包括器壁中的温度梯度、厚度内外侧的溫度差异以及材料不连续的热来源的载荷计算而得。Sp_ther也即是上述总的 Sp与 Sp_mech的差值。
• Ke_ther：热要素弹塑性应力修正系数。对奥氏体不锈钢,通过下式按照 G3234.2 确定的三个线性化应力之差的变化的最大幅度Sn和许用当量应力 Sm计算而得: Ke_ther = max { 1, 1.86 * [ 1 - 1 / (1.66 + (Sn / Sm)) ] } 对于铁素体钢,所用的公式应在逐个情况的基础上进行验证。 强加一个机械/热边界是不适用的,然而运用系数 Ke_mech 的表达对总应力 Sp进行修正是可以的。 若弹塑性分析的结果可以利用,则可以引入塑性应力修正的总体效果的一个上限,它从承受边界瞬态现象和载荷的相似几何结构获得,并在性能分析中考虑增加载荷和瞬态现象。

G3234.7 局部结构不连续性区的疲劳特性分析

局部结构不连续性是一种应力集中因素,它可以用理论应力集中系数或实验应力集中系数来评价(实验应力集中系数按附录ZI确定)。 除了裂纹缺陷以及G3680中已给出了相应值的特定管系的几何结构以外,不必采用大于5的疲劳强度减弱系数。

G3234.8 热棘轮效应

容器壁在同时承受一个恒定压力和循环温度变化时，由于热棘轮效应有可能产生巨大变形。这就是关于渐进性变形的特殊机理，此时每一次循环的变形量增加都几乎相等。以下条件是为了限制整个容器尺寸变化方面的变形，而且应按照 G3232.2 在由压力引起的薄膜应力归于一次总体薄膜应力的区域进行检查。

• a) 在一个受稳定内压差载荷作用的旋转壳体情况下，为避免壳体直径周期性增大，在部分壳体上容许最大循环热应力的极限值如下：
• 令：σθ 为热应力范围的最大许用值；σm 为由压力引起的最大总体薄膜应力值；$S_y$ 为循环中达到的最高温度下的屈服强度极限。
• 再令：y' = σθ / Sy，x = σm* / Sy。
• 如果 1.5Sm > Sy，则可以取 σm* = 1.5Sm。
• 1) 如果温度沿壳壁呈线性变化：
  • y' = 1 / x，当 0 < X < 0.5 时；
  • y' = 4*(1 - X)，当 0.5 < X < 1 时。

• 2) 如果温度沿壳壁呈抛物线分布：

  • y' = 5.2*(1 - X)，当 0.615 ≤ X ≤ 1 时。

  • 当 X = 0.3 时，y' = 4.65；

  • 当 X = 0.4 时，y' = 3.55；
  • 当 X = 0.5 时，y' = 2.7。
  • b) 在上面的关系中采用屈服强度 $S_y$ 而不用比例极限。允许在每次循环期间使直径增大小的量值，直到应变硬化引起比例极限上升到 $S_y$ 为止。如果材料的屈服强度高于材料的疲劳极限，在循环次数很大时由于可能出现应变软化，则使用疲劳极限。疲劳极限规定为在附录 ZI 疲劳曲线中、在 10^11 次循环时对应的应力值 $S_a$ 的两倍。

G3234.9 变形极限

必须满足堆内构件的技术规格书所规定的任何变形极限。

G3235 适用于非螺纹结构紧固件的 CS 的 B 级准则

对于在本设计建造规则第 I 卷规定温度极限内运行的所有堆构件，应满足以下 a) 和 b) 条要求：

• a) A 级准则的所有值应适用于 B 级准则。此外，如果指定在要求符合 B 级准则的工况下的压力超过设计压差，则 G3234.1 的应力强度极限应乘以系数 1.1。
• b) 应满足堆内构件技术规格书提出的补充要求。

G3236 适用于非螺纹结构紧固件的CS的C级准则

应满足以下全部准则,应力强度极限值汇集在表 G3236.1中。

G3236.1 一次应力强度极限

• a) 总体一次薄膜应力强度 $P_m$ 不得超过 $1.5S_m$（$S_m$ 为基本许用应力强度，其值按 G3232.7 规定）。
• b) 总体一次薄膜加一次弯曲应力强度 Pm + Pb 不得超过 $2.25S_m$（$S_m$ 为基本许用应力强度，其值按 G3232.7 规定）。

G3236.2 外压

许用当量静压,取 O 级准则允许的静压的 150%。在包括动压的情况下,允许的外压必须限制在不稳定动压的1/2的范围内。

G3236.3 特殊应力极限

允许的特殊应力极限应取按照G3238规定的极限值的150%。

G3236.4 变形极限

应满足堆内构件的技术规格书中提出的所有变形极限(见表 G3236.1的注9)。

G3237 适用于非螺纹结构紧固件的CS的D级准则

对指定符合D级准则的任何载荷组合,可使用附录 ZF 的规则。 由地震载荷引起的应力必须与其他载荷引起的应力合成,必须使用O级准则确定极限的程序,尤其是应力值的符号要求。 计算的压力不得超过G3238中规定的应力极限值的200%。

G3238 适用于非螺纹结构紧固件的CS的特殊应力极限

本节的规则,适用于各种特殊工况和特殊形状。在本节的规则与其他应力极限矛盾时,应根据具体情况分别作出判断。

G3238.1 适用于支承应力的极限

• a) 在堆内构件技术规格书要求符合 A 级或 B 级准则的运行工况期间，由承受最大载荷作用所引起的平均支承应力，应限制在相应温度下材料的屈服强度以内。当到自由端的距离大于施加载荷的距离时，支承应力极限值为 1.5Sy。
• 对覆盖层，可采用母材的屈服强度极限，其条件是在计算支承应力时所取的支承面积等于下述两值中的较小者：
  • 与覆盖层的实际接触面积；
  • 支承这个表面的母材面积。
• b) 当支承载荷施加在自由端附近时，特别是在一伸出凸缘处，应考虑剪切断裂的可能性。在只有机械载荷引起的应力（G3222.e）的情况下，必须把平均切应力限制在 $0.6S_m$ 以内。
• 在机械载荷应力加二次应力的情况下，平均切应力不得超过下面 1) 或 2) 给出的极限。
• 1) 对适用于表 ZI 1.2 中注 2) 的材料，这一极限等于以下两值中的较小者：
  • $0.5S_y$（40℃时）；
  • $0.675S_y$（在所考虑的温度下）。
• 2) 对于其他所有材料，这一极限等于所考虑温度下 $S_y$ 的 0.5 倍。
• 对覆盖层表面，如果剪切断裂完全发生在覆盖层材料内，则上述要求只适用于覆盖层。
• 如果剪切断裂部分发生在母材内、部分发生在覆盖材料中，则上述要求适用于母材和覆盖层材料两者。
• c) 销钉或类似零件上的所有支承应力，应限制在所考虑温度下的 $S_y$ 以内。如果在分析中不考虑宽度等于所考虑销钉直径、并处于支承面边缘的区域，这一极值取 1.5Sy。

G3238.2 适用于切应力的极限

• a) 在要求符合 A 级和 B 级准则的运行工况下，由于在一个截面内施加纯剪切载荷（如销、键、切应力环、螺纹等）而引起的平均一次切应力，必须限制在 $0.6S_m$ 以内。
• b) 在上述工况下所产生的最大一次切应力必须限制在 $0.8S_m$ 内。在进行这种验证时，不考虑受扭转的实心圆截面周界的应力集中。
• 应把一次加二次和峰值切应力转换成应力强度（等于纯切应力的两倍），不得超过 G3234.2 和 G3234.5 中的极限值。

G3238.3 非整体连接的渐进变形

对于诸如螺帽、螺塞、插口堵塞件等非整体连接部分而言,如果当应力超过屈服强度时,这些连接部分的配合件之间的相对位置,在每次应力循环都不相同,从而使这些连接部分发生渐进变形,特别是发生喇叭形张口和棘轮效应的渐进变形。为此,应将一次加二次应力(这些应力可能导致非一体化零件之间滑动,并且在发生渐进变形后可能导致已装配好的零件松动)强度(G3234.2)限制在Sy(见G3232.7)以内。

G3238.4 适用于三个一次应力之和的极限

三个一次应力的代数和不得超过4Sm,即: $$\sigma_1 + \sigma_2 + \sigma_3 \le 4S_m$$。

G3238.5 适用于接管过渡区的规则

下述规定适用于接管过渡区。 对于按G3233.3 给出补强*范围的接管,应把由压差,施加的外部载荷和力矩在管壁厚度中引起的薄膜应力以及弯曲应力的平均值之和视为总体一次薄膜应力(Pm)。 * 无论是否进行接管补强。

G3238.6 应力超过屈服强度时弹性分析的应用

本节所规定的某些许用应力,是根据弹性基准所计算的最大应力,它可能超过材料的屈服强度。 把一次加二次应力强度限制在3Sm 以內(G3234.2),就保证了经过几次循环以后,除了含有明显的局部结构不连续性或局部热应力的区域以外(该局部区域属于弹-塑性循环)的区域处于弹性稳定状态。 局部结构不连续和局部热应力在疲劳评价中加以考虑。 为此: a) 当为与疲劳许用应力之外的其他应力极限相比较而进行应力评价时,应根据弹性基准进行应力计算。 b) 当为与疲劳许用应力相比较而进行应力评价时,对于除局部热应力(G3222.f)之外的所有应力,均应根据弹性基准进行评价。 评价局部热应力(G3222. f.2)时,应使用弹性方程,但泊桑比的代用数值必须由下列表达式确定: $$\nu = 0.5 - 0.2 \left(\frac{S_y}{S_a}\right)$$ 但不得小于0.3。 式中：$S_y$ 为平均循环温度下材料的屈服强度（见表 ZI 2.1、ZI 2.2 和 ZI 2.3）。 Sa - 按规定的循环次数,从ZI4.0中适用的设计疲劳曲线上查得的值。

G3240 其它分析方法的应用

本节的规则可用来代替G3230。

G3241 定义

• a) 极限载荷
• 极限载荷是产生与 ZII 143 中规定弹性变形相等的永久塑性变形所要求的载荷。
• 极限载荷既可用弹-塑性分析法评价，也可用试验法评价。
• 下限极限载荷可由下面规定的极限分析获得。
• b) 极限分析
• 由具有理想塑性的弹性材料组成的构件上一些区域，在无约束情况下受某一载荷组合作用，该载荷称为极限载荷。
• 可采用极限分析法来推导极限载荷的下限（LL）。
• 其理论依据如下：如果存在某一给定载荷的应力分析，在各处都能保持平衡，并且无论采用最大剪应力理论（Tresca 准则）还是采用变形应变理论（Mises 准则）来考虑多轴效应，它在任何一点上都不超过材料屈服强度，则这一给定载荷就小于或等于极限载荷。
• c) 应力比法
• 采用利用应力比合成的塑性分析法，计算变形硬化材料可承受的最大载荷。
• 利用应力比组合使在计算载荷时可以考虑实际形状系数（横截面的函数）、不同应力场的类型和大小。

G3242 极限分析

• a) O 级准则
• 如果极限分析或试验能够证明指定的载荷组合不超过以下值，则可以不满足 G3233.1 和 G3233.2 的要求：
  • 对于除表 ZI 1.2 中注 2 适用材料之外的材料，此值为 2/3 * LL（LL 为极限载荷下限）。
  • 对于表 ZI 1.2 中注 2 适用的材料，此值为适用永久变形极限系数（通过表 ZI 2.4 查得）和极限载荷下限 LL 的乘积。
• 极限载荷下限 LL 是由一个等于所考虑温度下 $1.5S_m$ 的屈服强度值来确定的。
• b) C 级准则
• 如果极限分析可以表明相应的应力强度不超过极限载荷下限 LL，则在要求符合 C 级准则的各类工况下产生的一次薄膜应力强度 $P_m$ 和薄膜加弯曲应力强度 Pm + Pb 可以超过 G3236.1 中规定的极限。
• c) D 级准则
• 可使用附录 ZF 给出的规则。

G3243 弹-塑性分析

• a) A级准则
• 在某些区域内，对于以下所规定的极限可以超过，但条件是满足后述 1) 和 2) 两款要求，并且所有其他应力极限值都是按弹性分析导出的：
  • 一次加二次应力范围（G3234.2）；
  • 热应力棘轮（G3234.8）；
  • 非一体化零件的渐进变形（G3238.3）。
• 1) 考虑到所用材料的实际性能（先是弹性然后为塑性），采用弹-塑性循环法来分析所考虑区域的总性能。如果对于渐进变形来说经过足够多次循环达到塑性稳定（以 $S_y$ 作为其代号），则认为该设计是合格的。此外，在塑性稳定之前产生的变形不得超过指定极限。
• 2) 进行疲劳分析时，对于要进行循环弹-塑性分析的每一工况都必须确定一个 Salt 值，所使用的关系式如下：$$Salt = \frac{1}{2} E \Delta \varepsilon_t$$
  • 式中：E 为所考虑循环中平均温度下的弹性模量。
  • Δεt 为由上述 1) 中提及的弹-塑性分析确定的总应变范围（参见 G3234.6）。
• b) C级准则
• 可以用弹-塑性分析代替弹性分析去评价要求符合 C 级准则工况下的一次应力强度，应采用下列极限：
  • 3) 在所考虑温度下，总体一次薄膜应力强度 $P_m$ 不得超过 $1.5S_m$。
  • 4) 总体一次薄膜加弯曲应力强度 Pm + Pb 不得超过以下两值中的最大值：
  • 在所考虑温度下极限强度值的一半；
  • 在所考虑温度下 $S_m$ 的 2.25 倍。
• c) D级准则
• 可使用附录 ZF 给出的规则。

G3244 应力比法

• a) C级准则
• 在要求符合 C 级准则的工况下，可以用应力比法代替弹性分析，应采用以下极限：
  • 1) 一次薄膜应力不得超过 $S_y$，这里 Sy ≤ 2Sm。
  • 2) 所有其他应力场的应力强度极限将在以后规定。
• b) D级准则
• 可使用附录 ZF 中给出的所有规则。

G3245 实验分析法

• a) 概述
• 采用这种方法时，必须考虑在实际零件和试验零件之间存在的尺寸影响和尺寸公差。同时，要考虑可能存在的实际零件材料与试验零件材料的极限强度，或其他重要材料特性之间的差别，以保证在假设使用的载荷组合下，从试验中得到的载荷足以代表实际构件的承载能力。通常，实验分析必须按附录 ZII 进行。
• b) O级准则
• 如果通过对样机或模型的试验能够证明所规定的载荷（动态或静态等效）不超过 $0.44L_u$（其中 Lu 是试验中所使用的极限载荷或最大载荷，或合成载荷），则不必通过弹性分析去评价一次薄膜加一次弯曲应力的强度。
• c) C级准则
• 如果通过样机和模型试验能够证明所规定的载荷（动态或静态等效）不超过 0.6Lu，其中 Lu 是试验中所使用的极限载荷或最大载荷（或合成载荷），则没有必要通过弹性分析去评价一次薄膜加一次弯曲应力的强度。

G3250 适用于螺纹结构紧固件的准则

G3251 概述

• a) 本节规则适用于连接位于承压边界内的 CS 零件的机械连接件。
• b) 用于螺纹结构紧固件的基本许用应力强度值 $S_m$ 和屈服强度值 $S_y$，分别在表 ZI 1.0 和 ZI 2.0 中给出。
• c) G3237 给出的特殊应力极限不适用于螺纹结构紧固件。
• d) 应满足堆内构件技术规格书中规定的变形极限。

G3252 适用于螺纹结构连接件的O级准则

仅由施加在紧固件上的机械载荷产生的平均应力,不得超过在设计温度下所确定的Sm值。

G3253 适用于螺纹结构紧固件的A级和B级准则

应力强度极限,归纳在表 G3253.1中。 通过紧固件螺纹传递的总轴向载荷,在规定的工作载荷组合期间,不得改变符号。在按本节的要求进行应力估算时,应考虑由预加载荷产生的应力。 螺纹结构紧固件的数目和截面积大小应满足本节的要求。

G3253.1 平均应力

应满足以下 a) 至 d) 的要求：

• a) 沿紧固件螺杆截面或沿螺纹拉伸应力区的平均薄膜应力强度最大值不得高于：
• 1) 以下两者中的较小值：
  • $0.9S_y$，$S_y$ 按工作温度确定；
  • $\frac{2}{3}S_u$，$S_u$ 按工作温度确定。
• 2) $0.67LL$，如果采用极限分析法（G3242）；
• 3) $0.44L_u$，如果采用实验分析法（G3245）。
• b) 当螺纹承受纯剪切载荷时，其平均一次切应力不得高于 0.6Sy。$S_y$ 按运行温度确定。
• c) 紧固件头部下的承载应力平均值不得大于 2.7Sy。$S_y$ 按运行温度确定。
• d) 如果要求密封连接，则由预加载荷引起的应力应大于除此预加载荷外的一次和二次薄膜应力。

G3253.2 最大应力

• a) 由所有一次载荷和二次载荷的合成载荷（除应力集中效应外）引起的最大一次薄膜和弯曲应力强度，加上二次薄膜和弯曲应力强度，不得大于 G3253.1.a) 中极限值的 1.33 倍。
• b) 紧固件安装时，由于扭转所产生的薄膜应力强度最大值，不得大于 G3253.1.a) 中在安装温度下极限值的 1.2 倍。

G3253.3 螺纹结构紧固件的疲劳分析

除螺纹结构紧固件符合 G3234.5.c) 条件且不要求进行疲劳分析的情况外，应按下列程序确定这些螺纹结构紧固件的适用性：

• a) 如果 Su ≤ 700MPa
• 对于已指定最小抗拉强度低于 700MPa 材料制造的紧固件，其评价应通过符合相应要求的疲劳分析完成。即按 G3234.7 的方法，采用附录 ZI 4.0 中适用的疲劳曲线，并采用适当的疲劳强度减弱系数进行疲劳分析。除非通过分析或试验能够证明采用较低值是合适的，否则所采用的疲劳强度减弱系数不得低于 4.0。
• b) 如果 Su > 700MPa
• 对于高强度紧固件的评价，也可通过符合相应要求的疲劳分析完成。按 G3234.7 的方法，采用附录 ZI 4.0 中适用的疲劳曲线进行疲劳分析，但应加上以下补充要求：
  • 1) 疲劳强度减弱系数不低于 4.0；
  • 2) 在紧固件横截面周围引起的一次加二次应力（包括施加预加载荷所引起的应力）的最大值（拉伸加弯曲应力，其中忽略应力集中）不超过 $0.9S_y$。$S_y$ 按运行温度确定；
  • 3) 螺纹齿根圆角半径不小于 0.076 mm；
  • 4) 螺杆两端圆角半径应满足如下比率要求：圆角半径 / 螺杆直径 ≥ 0.06
• c) 使用系数
• 使用系数应按 G3234.5.d) 确定并加以限制。

G3254 适用于螺纹结构紧固件的 C 级准则

• a) 当堆内构件技术规格书要求符合 C 级准则时，应满足下列章节使用和论述方法的有关准则：
• G3236 弹性分析；
• G3242.b) 极限分析；
• G3243.b) 弹-塑性分析；
• G3244.a) 应力比分析；
• G3245.c) 实验分析。
• b) 此外对于高强度（Su > 700MPa）紧固件，应满足 G3252 和 G3253 的要求。

G3255 适用于螺纹结构紧固件的D级准则

在堆内构件的技术规格书中要求符合D级准则的各组工况下,应满足 G3237 的要求。

表 G3231.1 某些典型情况的应力分类

注：

• (1) 在大的直径与厚度比的壳体中，必须考虑到皱折和过分变形的可能性。
• (2) 考虑到热应力棘轮的可能性。
• (3) 当量线性应力，是指与实际应力分布具有相同净弯曲力矩的线性应力分布。

表 G3234.1 适用于 A 级准则的应力类别和应力强度极限

注：

• (1) 见 G3234.2。
• (2) $S_a$ 由附录 ZI 4.0 给出的疲劳曲线查得，其总变化范围为 2Sa。附录 ZI 4.0 的疲劳曲线主要是为通常出现于压力容器的低循环疲劳工况制定的。对于包括高循环振动工况的 CS 应用，必须考虑高循环疲劳的影响，以及 N > 10^6 循环时平均应力对疲劳强度的影响。将疲劳曲线扩大应用于 CS 的试验数据正在制定中。在使用附录 ZI 4.0 的疲劳曲线时，在弹性分析基础上计算出来的 Salt 值不得超过对应于 10^11 次循环的 $S_a$ 值。
• (3) 根据所采用分析方法的类型，$P_m$、$P_b$、Q 和 F 等符号既可代表应力强度，也可代表载荷。
• (4) 见 G3243.a。
• (5) 见 G3238.4。
• (6) 见 G3212.c。
• (7) 当载荷随着时间变化时，应考虑使用动态载荷的放大。
• (8) LL 在 G3241.b 中定义。
• (9) Lu 在 G3245.b 中定义。

表 G3236.1 适用于 C 级准则的应力类别和应力强度极限

注：

• (1) 根据所用分析方法的种类，$P_m$、$P_b$、Q 和 F 等符号既可以代表应力强度，也可以代表载荷。
• (2) 见 G3236.2。
• (3) 见 G3238.4。
• (4) LL 在 G3241.b 中定义。
• (5) $S_u$ 为所考虑温度下的极限强度（见表 ZI 3.1、ZI 3.2 和 ZI 3.3）。
• (6) 弹-塑性分析计算的一次应力标称值。可以用材料的应变硬化来代替载荷组合温度下实际的单轴应力-应变曲线；也可以用任一条近似于实际的应力-应变曲线来代替它。在考虑多轴效应时，必须采用最大切应力理论（Tresca 准则）或变形应变能理论（Mises 准则）。
• (7) Le 在 G3245.c 中定义。
• (8) 见 G3241.c)。
• (9) 当一个结构的完整性受到变形影响时，必须将变形量的计算限制在规定值的 2/3 内。
• (10) 当载荷随时间变化，应考虑采用动态载荷放大系数和弹性模量变化的可能性。

表 G3253.1 螺纹结构紧固件的设计应力强度极限

注： 1) C级准则见G3254 2) D级准则见G3255 3) 见G3253.1.d 4) 见 G3253.2.a)。 5) Qm为二次薄膜应力 6) Qb为二次弯曲应力 7) Lu 的定义见 G3245。 8) LL的定义见G3241.b) 9) 见 G3236.1 注 5。 10) 见 G3253.3。

G3300 堆芯支承结构焊接结构的设计

G3310 焊接结构的设计

a) 这里采用术语“类”,以规定本篇所使用的焊接头的部位(见 G1000)。本章规定的“类”,通用于本篇的所有章节,它有别于焊接接头的另一专用限定词-“型”。以下 G3320 给出了各“类”的定义。 b) 在 G3330 中，对各种不同部位上可以采用的焊接接头的“型”作了规定。

G3320 焊接接头的分类

G3321 A 类接头

A类焊接接头是圆筒形组件中的纵向焊缝,A类接头属I型。

G3322 B 类接头

B类焊接接头是圆筒形组件的环向焊缝,B类接头可以是I型或II型。

G3323 C类接头

C类焊接接头主要是法兰与圆筒的连接焊缝,C类接头可以是I型或II型。

G3324 D类接头

D类焊接接头主要是接管与另一构件的连接焊缝,D类接头可以是 I、II、III、IV、V、VI 型或VII型。

G3325 E类接头

E 类焊接接头是用以连接加强肋或附件的焊缝。E 类接头可以是 I、II、III、IV、V 型或 VII 型。

G3330 焊接接头和许用型式

如果在焊缝分析中采用的焊接系数 n、疲劳系数 f 都符合表 G3330.1 所要求的检验方法，则以下各小节中描述的任何形式的焊接接头都可以按照 G3320 中规定的范围在 CS 的设计中应用。将一次和二次应力的许用应力极限值乘以焊接系数 n，便可求得合适的应力极限值。

若进行疲劳分析，应将交变应力强度乘以表 G3330.1 中给出的疲劳系数 f，并使用表 ZI 4.1 和 ZI 4.2 中相应的疲劳曲线。

以下所有类型的接头应使用连续焊缝。

G3331 I型接头

I 型焊接接头应满足下述 a) 至 d) 的条件：

• a) 焊件位于同一平面，或者焊件之间的夹角不大于 30° 的焊缝；
• b) 为全焊透焊缝；
• c) 可以从焊件的两个面施焊，而且符合 S7460 和 S7714 要求的焊缝；
• d) 采用双面对接焊，或采用熔化衬垫，或采用背面气体保护，或采用焊后可拆去衬垫的方法施焊的焊缝。

G3332 II型接头

II 型焊接接头应同时满足下列 a) 至 d) 的所有条件：

• a) 焊件位于同一平面或焊件之间的夹角不大于 30° 的焊缝；
• b) 全焊透焊缝；
• c) 不能从焊件背面施焊的焊缝；
• d) 采用以下两种方法中的任何一种方法施焊的焊缝：
• 采用熔化衬垫或背面气体保护方法施焊的焊缝；
• 采用焊后不用拆去的永久衬垫施焊的焊缝。

当采用这种永久衬垫时，衬垫应是连续的。同时该衬垫的任何拼接部分应完全熔透；否则，必须在接头两坡口边缘采用锁口结构，以形成整体衬垫。

G3333 III型接头

III 型接头均为全焊透焊缝，焊件之间成 30° 至 90° 的夹角。

III 型接头分为以下两种： - a) III-a 型接头 - 这些接头能从两面施焊，并应按 S7460 和 S7714 的要求施焊。 - 这些接头应采用熔化衬垫、背面气体保护，或采用背面有焊后可拆去金属衬垫的方法施焊的双面全焊透焊缝。 - b) III-b 型接头 - 不能从焊件背面施焊的焊缝； - 接头施焊采用下列方法之一： - 熔化衬垫或背面气体保护的方法； - 焊后不拆去的永久金属衬垫方法。 - 当采用这种永久衬垫时，衬垫应是连续的，同时该衬垫的任何拼接部分应完全焊透，成为焊缝的一部分。否则必须在接头两坡口边缘采用锁口结构，以形成整体衬垫。

G3334 IV型接头*

IV型接头是双面坡口设计部分焊透的对接口焊缝或角焊缝(每个坡口的最小深度等于最薄焊件厚度的1/8),连接面积由焊缝厚度乘以焊缝的长度的积确定。

G3335 V型接头*

V型接头是不开双面坡口的角焊缝,连接面积由焊缝理论厚度与焊缝长的积确定。一边开坡口而另一边不开坡口的焊缝亦属V型。

G3336 VI型接头*

VI型接头是开单面坡口设计的部分焊透的对接焊缝或角焊缝。 连接面积由焊缝厚度乘以焊缝长的积确定。

G3337 VII型接头*

VII型接头是单面角焊缝。连接面积由焊缝的理论厚度乘以焊缝长度的积确定。 * - 对于实心焊件,其环形焊缝属于IV或V型(两面焊的)焊接接头。 * - 对于管状焊件,其环形焊缝可以认为属IV型或V型,也可以认为属于VI或VII型,究竟属于哪一型,取决于焊好的零件的应力特征,特别是其刚性。

表 G3301.1 许用焊接接头和设计系数（n = 焊接系数，f = 疲劳系数）

注：

• ① 其定义见 G3330。
• ② 在对焊缝两边进行检验时，允许采用疲劳系数 1.0；在所有其它情况下，进行疲劳分析时，疲劳系数必须取为 2.0。
• 表中打“—”的格子，表示不能采用这样的（类别、型式和检验方法）组合。

G4000 制造与检验

G4100 概述

本章内容包括继采购材料的验收后的各道制造工艺。 本章给出的要求是必须满足的最低要求。 本章参考 II、III、IV、V 各卷,以及第 I 卷的第A篇简述有关生产管理文件、开始制造前的初步要求以及制造与检验的初步评定文件。

G4200 制造与检验的初步文件要求

G4210 文件

关于应提供的文件,按G1200的规定执行。

G4220 产品与零件的采购

产品与零件的采购,应符合G2000的规定。

G4221 制造商对验收报告及标识资料的验证

正在编制中。

G4222 存放

正在编制中。

G4230 验收与评定

G4231 焊接

开始焊接操作前,制造商应进行S1000 中规定的所有验证、试验和评定,并按S1120的要求编制焊接数据包。

G4232 成形、表面处理

在进行成形和表面处理前,制造商应进行F4100规定的成形工艺评定和 F5000 规定的表面处理操作工艺评定。

G4233 无损检验

无损检验人员必须具备符合MC8000要求的资格并持有证书。

G4240 工作场地

无论是在车间内还是在工地,所有不同工作场地都应符合F6000的要求。

G4300 制造工艺

G4310 概述

制造工艺应满足本节的要求,必要时参考 RCC-M 规则的第III、IV和V卷的有关章节。

G4320 标记

零件与焊缝的标志应符合G1300的要求,并按F2000实施。

G4330 切割、非焊接修理

F3000的要求全部适用。

G4340 成形与校整

对于冷作加工成形的堆内构件的形位公差和焊在一起的堆内构件的校整,应符合F4200和F4300(对于1级设备)的最低要求。

G4350 表面处理

参考文件:F5000。 在堆内构件的技术规格书中应规定如何满足本章的要求。

G4360 清洁度

• a) 应满足 F6000 的要求。
• b) 堆内构件的技术规格书可以对清洁度作补充规定。

G4370 热处理

当制造商有规定时,应按照 F8400 的要求进行制造过程中的热处理(如,对于奥氏体不锈钢零件的尺寸稳定化热处理的光亮退火。)

G4400 焊接及有关技术

G4410 概述

应采用S7000“产品的焊接”(有关1级设备的所有条文)要求,同时遵循本章的补充要求和修改并符合G3000的要求。

G4420 焊接材料的存放与使用

参考文件:S7200。

G4430 待焊坡口边缘和表面的准备和检验

参考文件:S7300(适用于1级设备的条文)。

G4440 产品焊缝的施焊

应采用 S7400 中关于 1 级设备的条文，并满足以下补充要求：

• a) S7423“临时性附件的评定”中第 2 节和第 3 节的条文。
• b) 不得采用 S7432b) 的条文。
• c) S7435 中关于在 G3300 中给出的支承垫板、熔化衬垫和承插焊缝的使用要求。
• d) S7440 中关于禁止锤击焊缝的条文。
• e) S7540 中关于消除应力热处理的条文。F8410 中叙述的“热处理”，不视为 S7540 和 S3324 a) 中规定的消除热应力热处理。

G4450 补焊

参考文件:S7610。 当补焊的程度会影响到零件精加工过程中的尺寸稳定性时,可能需重新进行热处理。

G4460 产品焊缝的无损检验

本节规定了产品焊缝无损检验的方法、范围、时间和所使用的准则。

G4461 外观检查和尺寸检查

根据 S7461 中对1级焊缝的要求进行。

G4462 其他无损检验

对焊接接头进行表 G3330.1 规定的无损检验时，应符合本节的要求。

• a) 方法
• 液体渗透检验，应按 MC4000 进行。
• 射线检验，应按 MC3000 的要求或 G5000 规定的方法进行。

• 堆焊层的超声检验，应按 MC2700 的要求进行。

• b) 检验范围

• 当规定要进行焊缝或堆焊层检验时，所涉及的区域应是 S7712 中规定的区域，并且对于 C 类焊缝还需遵循下述补充要求。
• 进行射线检验：（正在编制中）。

• 对于 I 型和 II 型接头的最终完工焊缝，应在其正反两个表面上进行液体渗透检验。

• c) 检验时间

• 施焊过程中（见 S7713.1）。
• 在完成焊接之后，焊后检验应在按 MC3000 完成所要求的尺寸稳定化热处理之后进行。

• 在要求尺寸稳定性热处理的情况下，建议在该热处理之后进行无损检验。

• d) 准则

• 焊缝的无损检验验收准则应与 S7714 中对每一检验方法所规定的验收准则相同。

G4470 产品焊缝的破坏性试验，产品焊接见证件

对于堆内构件,应遵循S7800的要求及下述对S7820的补充要求: 对于堆芯壳体上的纵焊缝: - 每一焊接工艺的评定,应制作一个见证件; - 每个车间的评定(除非已按S6500转移了这种评定),应制作一个见证件; - 对于每一反应堆压力容器内的堆内构件的评定,应制作一个见证件。

G4480 钴基合金上的耐磨堆焊

参考文件:S8000。

G5000 检验方法，非破坏性检验

G5100 概述

本章叙述特殊的无损检验方法,以补充或代替第 I 卷内叙述的检验方法。

G5200 焊缝的射线检验

G5210 用作支柱或加长件的、直径小于100mm的厚壁管焊缝的射线检验

除在第 III 卷 MC3000 规定的检验方法外,还可使用以下特殊的检验技术。

G5211 前滤光片

不要求前滤光片。应使用C1型或C2型胶片。暗盒结构如下: - X 射线在电压≥100kv和400kv时:前、后和中间(选择的)加厚铅屏的厚度大于或等于0.025mm,采用双胶片技术。 - 铱 192 射线源:前、后和中间铅屏的厚度大于或等于 0.05mm,采用双胶片技术。

G5212 射线源的位置

应使用下列两种方法中的一种: a) 应将射线源放置在管子外侧的焊缝平面上,胶片放在管子内侧。应根据需要进行足够的辐射。 b) 应将射线源放置在管子中心、焊缝中心线所在的平面上,几何不清晰度应符合表 MC3143.1.b.1的要求。

G5213 结果的评定

射线检验获得的射线底片必须按 MC3312.5.2b 分析评定。

G5214 铱 192中心射线源

对于射线源铱 192 置于管子中心,焊缝中心线所在的平面上的情况: - 曝光次数可以限制在 1; - 应利用一个对中装置来观测射线束相应的试验部位。此对中装置的形状应使仅当射线源处于焊缝中心线平面上时,胶片才能感光; - 若管子半径小,则允许采用单胶片检验; - 在这种情况下,通过焊缝中心线的每一张射线照相底片密度应大于或等于 2.2,并且与工业用胶片照明装置的亮度一致。但最大胶片密度不得超过4.5。

G5220 堆内构件的焊缝的射线检验

在对 MC3312.4 补充下列附加条款后,所使用的方法见第 III 卷 MC3000 章的描述。 使用铱192射线源的对接焊缝的射线检验允许使用C1、C2、C3 型的胶片。

G5300 焊缝的液体渗透检验

G5310 焊道间热态液体渗透检验

正在编制中。