添加阻热环的熔盐堆用冷冻法兰的结构优化与评价

摘要

针对熔盐堆用冷冻法兰使用时中心孔处应力较大、易出现裂纹等问题，提出在法兰内部嵌入阻热环的结构优化方案(阻热环由纯镍包覆，内部填充导热系数很低的气凝胶),以期降低法兰的温度梯度从而降低应力。探究法兰颈部厚度对法兰密封处温度和最大应力的影响，以及拉伸方向(法兰接管方向和径向)对法兰最大应力的影响，以期在降低法兰应力的基础上降低法兰的质量和尺寸。采用有限元法计算法兰的温度、应力及蠕变疲劳损伤。结果表明：法兰内置阻热环可降低温度梯度，进而降低法兰应力；法兰密封处的温度和应力随法兰颈部厚度的减小而降低；沿接管方向拉伸法兰可降低法兰最大应力。最终优化方案中法兰的质量、尺寸大幅下降，减重效果明显，满足ASME NH高温评定要求。

关键词

冷冻法兰 / 熔盐堆 / 应力评定 / 结构优化 / 有限元分析