BR112017012526B1 - Tubo de comunicação de refrigerante de gerador de vapor com tubos em formato de u de um feixe de troca de calor horizontal e métodos de sua fabricação - Google Patents
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Abstract
TUBO DE COMUNICAÇÃO DE REFRIGERANTE DE GERADOR DE VAPOR COM TUBOS EM FORMATO DE U DE UM FEIXE DE TROCA DE CALOR HORIZONTAL E MÉTODOS DE SUA FABRICAÇÃO. Esta invenção se refere à indústria de energia elétrica, e pode ser usada em geradores de vapor horizontais para usinas nucleares (NPP) com um reator energético de água-água (VVER). Reivindica-se um tubo de comunicação de refrigerante de circuito primário de gerador de vapor com tubos em formato de U de um feixe de troca de calor horizontal projetado como um vaso soldado de parede espessa com uma parte cilíndrica central perfurada projetada com a finalidade de permitir a instalação a afixação de um feixe de tubos de troca de calor em formato de U na mesma, em que os tubos são agrupados em bancos e separados por túneis intertubulares verticais, uma parte cilíndrica inferior projetada para permitir a conexão soldada com o cano de conexão de vaso de gerador de vapor, e uma parte cilíndrica superior com um adaptador cônico à conexão de flange do poço de inspeção com tampa, em que o diâmetro externo de tubo de comunicação de circuito primário Dhead na parte central é selecionado com base (...).
Description
[0001] Esta invenção refere-se à indústria de energia elétrica e pode ser usada em geradores de vapor horizontais para usinas nucleares (NPP) com um reator enérgico de água-água (VVER).
[0002] Um gerador de vapor é um componente essencial de um circuito primário de usina de reator. Por sua vez, a conexão de um tubo de comunicação de refrigerante de circuito primário com um feixe de tubos de troca de calor é a montagem de gerador de vapor mais complicada para fabricação. As exigências de densidade de circuito interno altas são impostas nessa montagem. Isso significa que o projeto de montagem de conexão de tubo de comunicação de refrigerante deve excluir a possibilidade de dano de transferência de calor e outros componentes, se a perda dos mesmos de impermeabilidade levar a água radioativa de circuito primeiro entrar no refrigerante de água de feixe de circuito secundário que circula através da turbina, condensadores, aquecedores e outros componentes estruturais semelhantes da usina de reator de NNP com liberação de substância radioativa potencial para o ambiente.
[0003] O tubo de comunicação de refrigerante de circuito primário usado em geradores de vapor horizontais é, de modo geral, um vaso cilíndrico de parede espessa com o próprio diâmetro e espessura variando ao longo do comprimento do dito vaso. A parte cilíndrica central dos tubos de comunicação tem orifícios passantes para afixação das extremidades dos tubos de troca de calor. A parte cilíndrica inferior do tubo de comunicação é projetada com uma possibilidade de conexão de solda com o cano de conexão de vaso de gerador de vapor e a parte cilíndrica superior do tubo de comunicação é equipada com uma hachura (orifício principal) para acessar dentro e tem um adaptador cônico para a conexão de flange do orifício principal com a tampa do mesmo.
[0004] Os principais problemas que podem surgir durante operação de gerador de vapor estão relacionados ao fornecimento de integridade estrutural de conectores de flange e integridade estrutural de tubos de comunicação de refrigerante de circuito primário.
[0005] A operação mais complexa e que consome mais tempo de trabalho durante fabricação de gerador de vapor, a partir do ponto de vista tecnológico, é a conexão de um feixe de tubos de troca de calor a tubos de comunicação de refrigerante de circuito primário que envolve perfuração de um grande número de orifícios passantes profundos espaçados em proximidade em uma área limitada da parede lateral de tubo de comunicação seguida pela inserção com impermeabilidade de tubos de troca de calor no mesmo. Um grande número de orifícios passantes profundos espaçados em proximidade reduz a resistência do tubo de comunicação, limitando, dessa forma, o número de tubos de troca de calor que podem ser colocados no gerador de vapor com a espessura de parede de lado especificada, e se o número de tubos de troca de calor mudar, um aumento significante da parede lateral de espessura do tubo de comunicação é exigido.
[0006] Os problemas acima são resolvidos de modo diferente nos antecedentes da técnica.
[0007] Dessa forma, um método para resolver o problema de integridade estrutural de conectores de flange é revelado no documento Certificado do Inventor da USSR n° 1267847, emitido em 10/01/1996, IPC: F22B1/02, que descreve uma montagem de gerador de vapor que compreende um tubo de comunicação de refrigerante de aquecimento de calor primário com o conector de flange do próprio localizado no pescoço do vaso de gerador de calor que forma uma região anular. Um detentor de fluxo de refrigerante de aquecimento de circuito primário de emergência é instalado na região que separa a cavidade superior do pescoço do restante do vaso, e é projetado como um anel de vedação com um corte transversal no formato de um corpo triangular afunilado para baixo.
[0008] Outro dispositivo de vedação usado nas montagens de usina de reator NPP é revelado na Patente de Utilidade n° RS 84491, IPC F16J15/12, emitida em 10/07/2009. Uma gaxeta vedante feita de dois anéis de batente divididos em corte transversal em formato de L com um elemento de vedação feito de lâmina metálica de grafite expandido e prensada entre os mesmos. O uso de gaxetas de lâmina metálica de grafite expandido em montagens de vedação permite diminuir a probabilidade de vazamento de refrigerante de reator de usina de circuito primário quando os mesmos são usados para superfícies tanto de extremidade quanto cilíndricas da montagem de vedação.
[0009] A tecnologia de processamento para orifícios passantes profundos em tubos de comunicação de gerador de vapor, folhas de tubo e outros componentes de equipamento de usinas petroquímicas e nucleares é descrita na Patente n° RS 2514359, emitida em 27/04/2014, IPC B23B35/00. O método inclui a perfuração preliminar dos orifícios com uma ferramenta de perfuração que consiste em uma cabeça e uma haste. Ao mesmo tempo, alimenta-se com o fluido de corte sob pressão de pelo menos 4 MPa a lacuna entre a superfície usinada e a ferramenta de perfuração e circuitos integrados são removidos pelo fluxo de fluido de corte através dos canais internos da cabeça e da haste. A usinagem final da superfície é realizada por mandril instalado na mesma haste, enquanto os circuitos integrados são removidos através do orifício de perfuração na direção do mandrilamento. A remoção do mandril do orifício é combinada com o polimento da superfície do orifício, enquanto o mandril é girado em uma velocidade que excede a velocidade de rotação durante mandrilamento até 4 vezes e a velocidade de remoção do mandril excede a alimentação de trabalho em 5 a 7%. O uso desse método permite remover uma camada de superfície com estresse de tensão residual, diminuir aspereza da superfície do orifício e aumentar a confiabilidade da operação de conexão do equipamento de troca de calor.
[0010] Outra invenção revelada na Patente n° RS 2524461, emitida em 27/07/2014, IPC B21D39/06, resolve o problema do cano de troca de calor e afixação nos tubos de comunicação de gerador de vapor em formato de tubo. De acordo com a dita invenção, extremidades de tubo são previamente expandidas na superfície interna do tubo de comunicação, tubos são soldados, expansão hidráulica dentro da espessura do tubo de comunicação é realizada, a extremidade frontal é expandida na área adjacente à superfície interna seguido pelo alargamento mecânico na área adjacente à superfície externa do tubo de comunicação. A extremidade frontal de tubo é expandida através de laminação mecânica com 3 expansores de laminação com limitação de torque na haste de acionamento. Então uma expansão hidráulica de uma ou duas transições é realizada. A diferença do diâmetro entre a área de laminação mecânica e a área de expansão hidráulica vai reter até 0,75^1% do diâmetro externo do tubo de troca de calor. A aplicação da invenção aumenta a confiabilidade e durabilidade da conexão. O método descrito consome mais mão de obra e se refere apenas a uma operação da afixação do tubo de troca de calor no tubo de comunicação, e não cobre o processo total de fabricação e montagem do tubo de comunicação de refrigerante de circuito primário de gerador de vapor horizontal VVER NPP .
[0011] O análogo mais próximo da solução técnica proposta é aquele revelado na Patente de Modelo de Utilidade n° RU30928, emitida em 10/07/2003, n° IPC: F22B1/02. O modelo de utilidade se refere a processos de fabricação para um gerador de vapor que compreende um vaso e uma montagem de troca de calor com tubos de comunicação de refrigerante de circuito primário de entrada e de saída com um feixe de tubos de troca de calor horizontal conectado à mesma. Os tubos de troca de calor horizontais são instalados em um espaço relativamente vertical e horizontal de (1,44+-1,55)-d e (1,35^-1,40)-d respectivamente, sendo que d é o diâmetro do tubo. A dita faixa de espaçamento para instalação do tubo de troca de calor é aplicável, sem limitação, à disposição justa de tubos de feixe de troca de calor, no entanto o problema do tubo de troca de calor que está posicionado em um tubo de comunicação de refrigerante no caso da dita disposição justa do feixe de troca de calor permanece não resolvido Ou seja, se a disposição justa dos tubos de troca de calor é usada com espaçamento horizontal de 1,44*d e espaçamento vertical de 1,35*d, de acordo com esse modelo resistência de utilidade, resistência de seção perfurada do tubo de comunicação de refrigerante e fácil inserção dos tubos de troca de calor dentro do tubo de comunicação durante a criação dos bancos de feixes de troca de calor não são garantidas.
[0012] O propósito da invenção reivindicada é criar uma montagem de gerador de vapor horizontal que compreende um tubo de comunicação de refrigerante de circuito primário com um feixe de tubos de troca de calor em formato de U enquanto mantém a resistibilidade do tubo de comunicação, impermeabilidade e processabilidade de afixação do tubo de troca de calor no tubo de comunicação e aumenta o nível de preenchimento do tubo de troca de calor de gerador de vapor.
[0013] O resultado técnico da invenção consiste na resistência garantida das conexões transversais da parede do tubo de comunicação entre os orifícios para impermeabilidade e montagem do tubo de troca de calor da conexão entre os tubos de troca de calor e o tubo de comunicação enquanto a superfície externa da seção perfurada de tubo de comunicação é usada para inserção de tubo em eficiência máxima.
[0014] A fim de resolver a tarefa em questão, reivindica-se um tubo de comunicação de refrigerante de circuito primário de gerador de vapor com tubos em formato de U de um feixe de troca de calor horizontal projetado como um vaso soldado de parede espessa com uma parte cilíndrica central perfurada projetada com a finalidade de permitir a instalação e a afixação de um feixe de tubos de troca de calor em formato de U na mesma, em que os tubos são agrupados em bancos e separados por túneis intertubulares verticais, uma parte cilíndrica inferior projetada para permitir a conexão soldada com o cano de conexão de vaso de gerador de vapor, e uma parte cilíndrica superior com um adaptador cônico à conexão de flange do poço de inspeção com tampa, em que o diâmetro externo de tubo de comunicação de circuito primário Dhead na parte central é selecionado com base na seguinte razão:
[0015] em que: Sh é o espaçamento entre tubos de troca de calor na fileira de feixe de troca de calor horizontal, mm,
[0016] B2 é a largura do feixe de troca de calor oposto ao tubo de comunicação de refrigerante, mm,
[0017] d é o diâmetro de tubo de troca de calor externo, mm,
[0018] n1 e n2 indicam a quantidade de tubos na fileira horizontal dos menores e maiores bancos de tubos de troca de calor, em conformidade, mm,
[0019] Rb é o raio de enviesamento mínimo dos tubos de feixe de troca de calor, mm, desde que os orifícios para afixação dos tubos de troca de calor sejam escalonados na parte cilíndrica central do tubo de comunicação e a distância entre as bordas dos orifícios adjacentes não seja menor do que 5,5 mm ao longo da superfície interna do tubo de comunicação.
[0020] A distância entre as bordas de orifício na superfície interna do vaso refrigerante de tubo de comunicação é pelo menos 5,5 mm, o que permite soldar a extremidade do tubo de troca de calor ao longo do comprimento circular do mesmo, o que garante impermeabilidade da conexão.
[0021] Os tubos de troca de calor fixados nos orifícios na parede lateral de tubo de comunicação são canos de aço inoxidável austenítico sólidos e contínuos.
[0022] Os tubos de troca de calor do feixe de troca de calor são agrupados em bancos com túneis intertubulares verticais de 100 a 250 mm de largura.
[0023] O feixe dos tubos de troca de calor é preenchido com tubos de troca de calor a partir do fundo e continuamente para cima de lacunas verticais entre os tubos adjacentes que não excedem o espaçamento vertical dos tubos no feixe.
[0024] Os orifícios na parte cilíndrica central do vaso de tubo de comunicação que preenchem a própria superfície externa estão presentes desde o fundo até o topo e desde a área de perfuração. No desenvolvimento do tubo de comunicação no diâmetro externo, a dita área de perfuração é limitada no fundo através de uma polilinha do formato de uma cunha simétrica. A cunha tem um ponto plano com uma seção horizontal. O tamanho da seção horizontal é de pelo menos 3(dhol + 6) mm. A disponibilidade e o tamanho da seção horizontal são selecionados para se combinar com a exigência de confiabilidade do gerador de vapor devido a estresses residuais baixos no tubo de comunicação. Uma área de perfuração em formato de uma cunha pontiaguda pode formar uma elevação de estresse, isto é, contribuir para romper a iniciação no vaso de tubo de comunicação, portanto, a dita configuração da área de perfuração pontiaguda não é usada no projeto de tubo de comunicação reivindicado.
[0025] A conexão de flange de orifício principal com a própria tampa é dotada de uma gaxeta de grafite expandido, em particular, uma gaxeta de grafite expandido térmica, projetada como um anel de folha de grafite prensada reforçada com uma atadura de fita de aço inoxidável. A conexão de flange vedada com gaxetas de grafite expandido térmicas permite reduzir esforços de pré- carga na conexão de flange e melhorar o estado de estresse do tubo de comunicação de refrigerante.
[0026] O segundo objetivo da invenção reivindicada é um método de fabricação para um tubo de comunicação de refrigerante de circuito primário de gerador de vapor com tubos em formato de U de um feixe de troca de calor horizontal que inclui pré-fabricação de dois forjamentos complexos e tubos de troca de calor em formato de U, a montagem e soldagem do forjamento, orifícios passantes de perfuração na parte cilíndrica central do tubo de comunicação, montagem de um feixe de troca de calor de tubos de troca de calor em formato de U agrupados em bancos e separados por túneis intertubulares verticais no feixe, afixação de cada tubo de troca de calor nos orifícios de tubo de comunicação de circuito primário através de laminação e soldagem na superfície interna de tubo de comunicação, sendo que o diâmetro externo de circuito primário Dhead na parte central é selecionado com base na seguinte razão:
[0027]
em que: Sh é o espaçaento entre tubos de troca de calor na fileira de feixe de troca de calor horizontal, mm,
[0028] B2 é a largura do feixe de troca de calor oposto ao tubo de counicação de refrigerante, mm,
[0029] d é o diâmetro de tubo de troca de calor externo
[0030] n1 e n2 indicam a quantidade de tubos na fileira horizontal dos menores e maiores bancos de tubos de troca de calor e conforidade, mm,
[0031] Rb é o raio de enviesamento mínimo dos tubos de feixe de troca de calor, mm, desde que os orifícios para afixação dos tubos de troca de calor sejam escalonados na parte cilíndrica central do tubo de comunicação e a distância entre as bordas dos orifícios adjacentes não seja menor do que 5,5 mm ao longo da superfície interna do tubo de comunicação.
[0032] De acordo com o método reivindicado, os tubos de troca de calor são presos nos orifícios na parte cilíndrica central do tubo de comunicação por soldagem circular das extremidades de tubo à superfície interna do tubo de comunicação seguido pela expansão hidráulica dos tubos de troca de calor ao longo da espessura da parede do tubo de comunicação e enrugamento mecânico próximo à superfície externa do tubo de comunicação até a lacuna entre o vaso de tubo de comunicação e o tubo de troca de calor inseridos no mesmo ser fechada.
[0033] Um feixe de troca de calor é preenchido com tubos de troca de calor uniformemente a partir do fundo para cima com lacunas verticais entre tubos adjacentes que não excedem o espaçamento vertical de tubos no feixe, quando o tubo de comunicação está instalado no vaso de gerador de vapor, a altura da sua área de perfuração não deve exceder os limites de disposição estabelecidos para a fileira superior de tubos de feixe de troca de calor no gerador de vapor.
[0034] Quando o tubo de comunicação de refrigerante é montado com um feixe de tubos de troca de calor a ser inserido nos orifícios perfurados na parte central do tubo de comunicação, os raios de enviesamento do tubo de troca de calor devem ser pelo menos 60 mm, e, de preferência, pelo menos 100 mm. O aumento dos raios de enviesamento permite inserir uma sonda eletromagnética em cada tubo de troca de calor para teste de corrente parasita da integridade e qualidade de conexão do tubo. A possibilidade de realizar 100% do teste de corrente parasita da qualidade e da integridade do tubo de troca de calor da sua conexão com o tubo de comunicação de refrigerante melhora o desempenho, confiabilidade e durabilidade do gerador de vapor.
[0035] Para garantir que as exigências de resistência do tubo de comunicação de refrigerante sejam estabelecidas, é adicionalmente necessário que a superfície externa da área de perfuração exceda a área do orifício em pelo menos 20% quando os orifícios forem perfurados na parte cilíndrica central do tubo de comunicação.
[0036] A invenção reivindicada permite selecionar o diâmetro externo do refrigerante de tubo de comunicação dentro da faixa de alcance de resultado técnico. O valor mais baixo da faixa de diâmetro do tubo de comunicação derivado ainda pode garantir a processabilidade de afixação do tubo no tubo de comunicação quando as extremidades de tubo forem soldadas circularmente ao tubo de comunicação na superfície externa do vaso de tubo de comunicação e a resistência do mesmo. O valor superior da faixa de diâmetro do tubo de comunicação permite garantir processabilidade de montagem de gerador de vapor, a saber, a possibilidade de inserir todos os tubos de feixe de troca de calor nos orifícios de refrigerante de tubo de comunicação.
[0037] A Figura 1 ilustra uma vista em corte do vaso de tubo de comunicação de refrigerante de circuito primário.
[0038] A Figura 2 ilustra uma vista em corte transversal da área de perfuração do vaso de tubo de comunicação de refrigerante de circuito primário na parte cilíndrica central do tubo de comunicação.
[0039] A Figura 3 ilustra um detalhe em corte transversal da área de perfuração do vaso de tubo de comunicação de refrigerante de circuito primário.
[0040] A Figura 4 ilustra uma seção da montagem de gerador de vapor que compreende dois tubos de comunicação de refrigerante de circuito primário com tubos de troca de calor em formato de U agrupados em bancos e separados por túneis intertubulares verticais.
[0041] A Figura 5 ilustra um detalhe de seção do tubo de comunicação de refrigerante com tubos de troca de calor inseridos no mesmo.
[0042] A Figura 6 ilustra um desenvolvimento diametral do vaso de tubo de comunicação de refrigerante de circuito primário.
[0043] A Figura 7 ilustra um corte transversal do vaso de gerador de vapor horizontal.
[0044] A Figura 8 ilustra uma inserção de um tubo de troca de calor em um orifício na parede lateral de tubo de comunicação.
[0045] Conforme mostrado na Figura 1, o tubo de comunicação de refrigerante de circuito primário de gerador de vapor horizontal 1 tem um corpo em formato de um vaso espesso. A parte cilíndrica central 2 do tubo de comunicação tem orifícios profundos 3 mostrados nas Figuras 2 e 3 em corte que são usados para prender as extremidades de tubo de troca de calor 4 aos mesmos, conforme mostrado nas Figuras 4, 5 e 8. A parte cilíndrica inferior 5 do tubo de comunicação é projetada, conforme mostrado na Figura 7, com uma possibilidade de se conectar ao cano de conexão 6 do vaso de gerador de vapor 7 por meio de soldagem, e a parte superior 8 do tubo de comunicação tem uma conexão de flange para acesso dentro do mesmo. O mesmo é projetado com um adaptador cônico 9 para a conexão de flange do orifício principal com a tampa 10 do mesmo.
[0046] O tubo de comunicação 1 tem a sua parte cilíndrica central 2 com um grande número de orifícios perfurados 3 projetados para permitir a instalação e para prender um feixe dos tubos de troca de calor em formato de U 4 agrupados em bancos 11 e 12 e separados por túneis intertubulares verticais 13 nos ditos orifícios 3. Os orifícios 3 são escalonados na parte cilíndrica central 2 do tubo de comunicação.
[0047] Os orifícios 3 na parte cilíndrica central 2 do vaso de tubo de comunicação 1 preenche a própria superfície externa que está desde o fundo até o topo. Os limites das linhas inferiores e superiores dos orifícios 3 são mostrados através de linhas pontilhadas horizontais na Figura 1. Na Figura 5 que ilustra o desenvolvimento do tubo de comunicação 1 no diâmetro externo, a dita área de perfuração 14 é ilustrada limitada no fundo por uma polilinha 15 em formato de uma cunha simétrica. A cunha que limita a área de perfuração no fundo tem um ponto plano 16 com uma seção horizontal. O tamanho da seção horizontal é de pelo menos 3(dhol + 6) mm. A disponibilidade e o tamanho da seção horizontal são necessários para eliminar a elevação de estresse na área do vaso de tubo de comunicação e aumentar a resistência e a confiabilidade do vaso de tubo de comunicação.
[0048] A conexão de flange do orifício principal com a tampa do mesmo é equipada com uma gaxeta vedante de grafite expandido térmica 17.
[0049] O método de montagem para um gerador de vapor que compreende um tubo de comunicação de refrigerante de circuito primário 1 com tubos em formato de U 4 de um feixe de troca de calor horizontal inclui pré-fabricação de dois forjamentos complexos. O primeiro é projetado para formar a camada 5 e as partes cilíndricas centrais 2 do vaso de tubo de comunicação 1. O segundo forjamento forma parte cônica superior de flange 8 do tubo de comunicação 1. Em seguida, os forjamentos são montados e soldados. O acúmulo de duas camadas anticorrosão 18 é aplicado para o vaso de superfície interna de tubo de comunicação. Além disso, o número específico de tubos de troca de calor em formato de U são fabricados. Os orifícios 3 são perfurados de acordo com o procedimento estabelecido na parte cilíndrica central 2 do tubo de comunicação 1, o feixe de troca de calor é montado com tubos de troca de calor em formato de U 4 agrupados em bancos 11 e 12 separados por túneis intertubulares verticais 13. Cada tubo de troca de calor 4 é inserido no orifício correspondente do mesmo 3 no vaso de tubo de comunicação 1. Os tubos 4 são presos nos orifícios de tubo de comunicação de circuito primário através de laminação seguida por soldagem circular (soldagem de anel) da extremidade do tubo 4 para a superfície interna do tubo de comunicação 1. A dita junta de solda de anel 19 é mostrada na Figura 8. Em seguida, expansão hidráulica de cada tubo de troca de calor 4 é realizada sobre a espessura de parede do tubo de comunicação L com enrugamento mecânico próximo à superfície externa do tubo de comunicação 1 até que a lacuna entre o vaso de tubo de comunicação e os tubos de troca de calor 4 ser fechada.
[0050] A fim de garantir resistência das pontes 19 da parede do tubo de comunicação 1 entre os orifícios 3 com tubos de troca de calor de afixação 4 e estanqueidade das ditas conexões do tubo de troca de calor com o tubo de comunicação, bem como para garantir uso mais eficiente da superfície de tubo de comunicação externa perfurada para tubulação, é necessário selecionar corretamente o diâmetro externo Dhead do tubo de comunicação na parte central do mesmo (área de perfuração).
[0051] Para esse propósito, a relação empírica seguinte é usada:
[0052]
, em que: Sh é o espaçaento entre tubos de troca de calor na fileira de feixe de troca de calor horizontal mm
[0053] B2 é a largura do feixe de troca de calor oposto ao tubo de counicação de refrigerante, mm,
[0054] d é o diâmetro de tubo de troca de calor externo
[0055] n1 e n2 indicam a quantidade de tubos na fileira horizontal dos menores e maiores bancos de tubos de troca de calor e conforidade mm
[0056] Rb é o raio de enviesamento mínimo dos tubos de feixe de troca de calor, mm.
[0057] Medições dos parâmetros correlacionais são mostradas nas Figuras 2 a 4.
[0058] Os orifícios 3 para afixação dos tubos de troca de calor 4 são escalonados na parte cilíndrica central do tubo de comunicação, e a distância entre as bordas dos orifícios adjacentes 3 não devem ser menos do que 5,5 mm ao longo da superfície interna do tubo de comunicação. Quando o tubo de comunicação 1 é instalado no vaso de gerador de vapor 7, o peso da sua área de perfuração 14 não deve exceder os limites de disposição estabelecidos para a linha superior dos tubos de feixe de troca de calor no gerador de vapor.
[0059] Quando o tubo de comunicação de refrigerante é montado com um feixe de tubos de troca de calor a ser inserido nos orifícios 3 perfurados na parte central 2 do tubo de comunicação, os raios de enviesamento do tubo de troca de calor devem ser de pelo menos 60 mm, e de preferência pelo menos 100 mm para garantir teste de corrente parasita e controle de qualidade dessa montagem.
[0060] A montagem reivindicado é operada como parte do gerador de vapor de usina de reator horizontal da usina nuclear.
[0061] O aquecimento de refrigerante primário no reator é fornecido para a entrada do tubo de comunicação 1 do refrigerante de circuito primário. A partir da entrada do tubo de comunicação 1, o refrigerante é fornecido para os tubos de troca de calor 4 agrupados em feixes 11 e 12, que passa pelos mesmos enquanto transfere o calor pelas paredes dos tubos de troca de calor 4 para refrigerante de circuito secundário, isto é, para a água fervida, e é coletado no tubo de comunicação de saída ou de coleta 20 do refrigerante de circuito primário. O refrigerante retorna para o reator a partir do tubo de comunicação de saída 20 por uma bomba de circulação. O vaso de gerador de vapor 7 é preenchido com água fervida para um certo nível acima do feixe de tubos de troca de calor que está para ser mantido durante a operação. A água de alimentação é fornecida para o gerador de vapor através de canos de conexão 21 para alimentar o abastecimento de água e o dispositivo de distribuição e saída de alimentação de água. A água de alimentação que sai para fora é misturada com a água fervida e aquecida para a temperatura de saturação. O calor transferido a partir do refrigerante primário é gasto na evaporação da água fervida e geração de vapor no espaço intertubular do gerador de vapor. O vapor gerado é ascendente à parte de separação do gerador de vapor que compreende um volume livre, dispositivo de separação ou uma combinação dos mesmos. Após passar pela parte de separação do gerador de vapor, o vapor tem a taxa de umidade projetada. Em seguida, o mesmo é removido do gerador de vapor através de dispositivos de remoção de vapor que compreendem canos de conexão de remoção de vapor 22 e folhas perfuradas instaladas na frente dos mesmos. O vapor gerado pelo gerador de vapor é adicionalmente usado em ciclo de processo de potência de vapor de geração de energia elétrica.
[0062] Durante a operação do gerador de vapor, a conexão do tubo de comunicação de refrigerante de circuito primário com tubos em formato de U de feixe de troca de calor é a montagem que primeiramente necessita de garantia de densidade intercircuito, considerando que qualquer perda de impermeabilidade leva ao ingresso de água radioativa de refrigerante primário para dentro do refrigerante de água de feixe de circuito secundário que circula pela turbina e outros componentes estruturais da usina de reator NPP com liberação de substância potencialmente radioativa para o ambiente.
[0063] A solução técnica reivindicada que se refere ao projeto de tubo de comunicação de refrigerador de gerador de vapor com tubos em formato de U de feixe de troca de calor horizontal e o método de fabricação do mesmo estabelece o seguinte resultado técnico: garantia da resistência garantida das pontes de parede do tubo de comunicação entre os orifícios para afixação dos tubos de troca de calor, estanqueidade das conexões do tubo de troca de calor com o tubo de comunicação que assume que a superfície externa da parte de tubo de comunicação perfurada é mais eficientemente usada para tubulação.
[0064] Um gerador de vapor é fabricado com disposição em linha dos tubos. O espaçamento horizontal ente os tubos de feixe de troca de calor é Sh=27 mm. Para formar um feixe de troca de calor, 018 mm tubos de troca de calor são usados. O raio de enviesamento mínimo dos tubos é Rb=120 mm. O número de tubos de troca de calor em uma linha horizontal de cada banco é n1= n2 = 44. A largura dos túneis entre bancos de tubo é B1= B2=220 mm.
[0065] Se o diâmetro do tubo de comunicação de refrigerante D é menor do que 1517 mm, por exemplo, 1500 mm, o espaçamento horizontal dos tubos ao longo da superfície de tubo de comunicação externa vai ser:
[0066] Em casa de valores de pressão específicos de projeto para o equipamento de circuito primário de NPPs com reatores de VVER, a espessura do tubo de comunicação vai ser de 205 mm.
[0067] Dessa forma, o espaçamento horizontal intertubular ao longo da superfície interna do tubo de comunicação vai ser
[0068]
, e a lacuna entre os tubos dentro do tubo de comunicação vai ser: δ= Sin — d =21-18=3 mm. Se a lacuna entre os tubos adjacentes for 3 mm, não vai ser possível escalar as mesmas e tecnicamente fabricar um gerador de vapor, visto que a estanqueidade e a resistência das conexões do tubo de troca de calor com o tubo de comunicação de refrigerante de circuito primário não são fornecidas.
[0069] Se o diâmetro exceder 1987 mm para a parte dos tubos de feixe de troca de calor, não vai ser possível inserir os mesmos dentro dos orifícios da parte de tubo de comunicação perfurada à medida que a superfície de lado do tubo de comunicação vai atravessar a seção de tudo curvada. O tubo curvado não pode ser inserido dentro do orifício. Consequentemente, o nível de preenchimento do tubo de troca de calor de gerador de vapor, a área da superfície de troca de calor do gerador de vapor, a capacidade da mesma, índices de desempenho e técnico- econômicos vão ser reduzidos.
Claims (12)
1. Tubo de comunicação de refrigerante de circuito primário de gerador de vapor (1) compreendendo um feixe de troca de calor horizontal de tubos em formato de U (4) caracterizado por os tubos em formato de U (4) serem agrupados em bancos (11, 12) e separados por túneis inter- tubulares verticais (13); um vaso soldado de parede espessa com uma parte cilíndrica central (2) perfurado com orifícios (3) configurado para instalação e afixação do feixe de troca de calor de tubos em formato de U (4) no mesmo, em que a parte cilíndrica central (2) tem uma área de perfuração (14) que excede uma área de orifícios em pelo menos 20%, em que uma parte cilíndrica inferior (5) do vaso soldado é configurada para conexão soldada com um vaso gerador de vapor (7) do circuito primário do gerador de vapor, em quem uma parte cilíndrica superior (8) do vaso soldado compreender um adaptador cônico (9) configurado para conexão flangeada a um poço de inspeção com uma tampa (10), e em que o tubo de comunicação de circuito primário tem um diâmetro externo Dhead na parte cilíndrica central (2) configurado de acordo com a seguinte razão: 2.
em que: Sh é um espaçamento entre tubos em formato de U (4) no feixe de troca de calor horizontal, mm, B2 é uma largura do feixe de troca de calor oposto ao tubo de comunicação de refrigerante, mm, d é um diâmetro de tubo de troca de calor externo (4), mm, n1 e n2, respectivamente, indicam uma quantidade de tubos na fileira horizontal de menores e maiores bancos de tubos de troca de calor (11, 12), mm, Rb é um raio de enviesamento mínimo dos tubos em formato de U (4), mm, e sendo que orifícios para afixar os tubos de troca de calor (4) na parte cilíndrica central perfurada (2) do tubo de comunicação são escalonados de modo que a distância entre as bordas de uns orifícios adjacentes não seja menor do que 5,5 mm.
2. Tubo de comunicação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os tubos em formato de U (4) serem canos de aço inoxidável austenítico sólidos e contínuos.
3. Tubo de comunicação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os tubos em formato de U (4) do feixe de troca de calor serem agrupados em bancos (11, 12) separados por túneis intertubulares verticais de 100 mm a 250 mm de largura.
4. Tubo de comunicação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a conexão flangeada do adaptador cônico (9) ao poço de inspeção com uma tampa (10) ser equipado com uma gaxeta de vedação (17) produzida partir de grafite expandido.
5. Tubo de comunicação, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a gaxeta de vedação (17) da conexão de flange ser produzida a partir de folha de grafite expandida prensada reforçada com uma atadura de fita de aço inoxidável.
6. Tubo de comunicação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os orifícios da parte cilíndrica central perfurada (2) incluir uma área de perfuração (14), tendo orifícios lá através, a área de perfuração (14) limitada no fundo por uma cunha simétrica com um ponto plano.
7. Tubo de comunicação, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a área de perfuração ser limitada no fundo por uma polilinha (15) no formato de uma cunha com um ponto plano, e um comprimento da área aplanada não é menor do que 3' (dhoie + 6) mm, em que dhole é o diâmetro de orifício.
8. Método de fabricação de um tubo de comunicação de refrigerante de circuito primário de gerador de vapor (1) com tubos em formato de U (4) de um feixe de troca de calor horizontal, o método caracterizado por compreender: pré-fabricar dois forjamentos complexos e tubos de troca de calor em formato de U (4), montagm e soldagem dos forjamentos, perfurar orifícios em uma parte cilíndrica central (2) de tubo de comunicação, de modo que uma área de perfuração (14) exceda uma área de orifícios em pelo menos 20%, montagem de um feixe de troca de calor dos tubos de troca de calor em formato de U (4) agrupando os tubos em formato de U (4) em bancos (11, 12) separados por túneis intertubulares verticais (13), afixando cada tubo em formato de U (4) nos orifícios de um tubo de comunicação de circuito primário através de laminação e soldagem sobre uma superfície interna de tubo de comunicação, em que um diâmetro externo de circuito primário Dhead na parte central (2) é selecionado com base na seguinte razão:
em que: Sh é um espaçamento entre tubos de troca de calor (4) no feixe de troca de calor horizontal, mm, B2 é uma largura do feixe de troca de calor oposto a um tubo de comunicação de refrigerante, mm, d é um diâmetro de tubo de troca de calor externo (4), mm, n1 e n2, respectivamente, indicam uma quantidade de tubos em uma fileira horizontal de uns menores e maiores bancos de tubos de troca de calor (11, 12), mm, Rb é um raio de enviesamento mínimo dos tubos em formato de U (4), mm, e os orifícios perfurados para afixaçã de tubos de troca de calor (4) são escalonados na parte cilíndrica central (2) do tubo de comunicação de modo que uma distância entre as bordas dos orifícios adjacentes não seja menor do que 5,5 mm.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por os tubos em formato de U (4) serem presos nos orifícios na parte central (2) do tubo de comunicação pelas etapas de soldagem circular de extremidades de tubo sobre superfícies internas dos tubos de comunicação, seguido pela expansão hidráulica dos tubos em formato de U, e enrugamento mecânico próximo as superfícies externas dos tubos de comunicação até uma lacuna entre os tubos de comunicação e os tubos de troca de calor (4) ser fechada.
10. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por compreender adicionalmente organizar feixes de troca de calor uniformemente a partir do fundo para cima com lacunas verticais entre tubos adjacentes (4) que não excedem o espaçamento vertical de tubos (4) no feixe.
11. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por durante a instalação de tubo de comunicação de refrigerante primário no interior do vaso de pressão de gerador de vapor, uma altura de uma área de perfuração não excede os limites de disposição estabelecidos para a fileira superior de tubos em formato de U (4).
12. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por durante a fabricação os raios de enviesamento do tubo em formato de U (4) serem pelo menos 60 mm, e, de preferência, pelo menos 100 mm.
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