CN104357644B - 一种核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统及其用途，该系统包含：热处理设备；流量可控冷风通风装置；温度及流量可控的热风通风装置；位移测量系统，其用于测量蒸汽发生器的支撑板的边缘位移；温度检测系统；及，无损检测设备，其用于在热处理前后分别对支撑板周边至少20根换热管进行涡流检测对比分析，以确认换热管是否出现凹坑。本发明提供的核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统，能用于先对接上部环缝，再对接下部环缝的核电蒸汽发生器制造工艺，不仅能防止换热管出现永久性压痕造成的凹坑，且，该系统可以优化蒸汽发生器制造工艺，从而大大缩短整个蒸汽发生器的制造周期。

Description

一种核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统及其用途
技术领域
本发明涉及核电热处理技术，涉及一种核电蒸汽发生器环缝热处理过程中防止换热管出现凹坑的控制技术，具体涉及一种核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统及其用途。
背景技术
如图1所示，核电蒸汽发生器包含上部组件10和下部组件20，该上部组件10具有上部环缝11，该下部组件20具有对应的下部环缝21。在核电蒸汽发生器制造工艺中，上部环缝11、下部环缝21均需局部热处理。
核电蒸汽发生器设计要求高、制造复杂，关键环缝局部热处理工序中有着特殊技术要求。由于蒸汽发生器尺寸较大且结构复杂，热处理时既需要消除焊接残余应力，又需要防止热处理时各部件间热膨胀不均匀导致支承板变形而可能使换热管出现永久性压痕造成的凹坑。为此，必须采取有效的控制技术，防止环缝局部热处理中换热管出现凹坑。
防止换热管出现凹坑控制技术一方面可以防止换热管在热处理过程中出现永久性压痕造成的凹坑，另一方面此技术的成功应用可以优化蒸汽发生器制造工艺，从而大大缩短整个蒸汽发生器的制造周期。蒸汽发生器的制造过程中，最终两条环缝的制造顺序可分别采用两种方式，方式1：先对接上部环缝11，后对接下部环缝21，方式2：先对接下部环缝21，后对接上部环缝11。现有技术中，国内外同类制造厂，蒸汽发生器制造顺序均采用方式2即先对接下部环缝21，后对接上部环缝11的方式。然而，上部组件多为结构件，材料多以碳钢或不锈钢为主，制造简单且可以外购，制造周期短，首先具备装焊条件；下部组件中的下封头组件结构复杂，制造工序繁多，焊接和机加工工作量大，制造周期长。若能执行方式1的制造顺序，可使蒸汽发生器的整个制造周期缩短6个月。但方式1使换热管出现凹坑的风险增加，控制难度同时也大大增加。
因此，针对方式1（即，先对接上部环缝，再对接下部环缝的蒸汽发生器加工工艺）需要研发一种可以有效防止换热管出现凹坑的控制技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种能用于先对接上部环缝，再对接下部环缝的蒸汽发生器加工工艺的环缝热处理技术，其能防止换热管出现凹坑。
为达到上述目的，本发明提供了一种核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统，该系统包含：
热处理设备，
与蒸汽发生器壳体上的开孔连接的流量可控冷风通风装置，
与蒸汽发生器壳体上的开孔连接的温度及流量可控的热风通风装置；
位移测量系统，用于测量蒸汽发生器的支撑板的边缘位移；
温度检测系统；及
无损检测设备，用于在热处理前后分别对支撑板周边至少20 根换热管进行涡流检测对比分析，以确认换热管是否出现凹坑。
上述的核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统，其中，所述的热处理设备包含：电加热板、保温材料、热电偶及电加热数控系统。
进一步地，所述的热处理设备还包含电加热板固定装置、保温材料固定装置。
上述的核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统，其中，所述的流量可控冷风通风装置包含冷却设备、通风管道、流量控制柜、流量测定仪。
上述的核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统，其中，所述的冷却设备最大空气流量至少10000m3/h，使用过程中能无级调整流量。
上述的核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统，其中，所述的温度及流量可控的热风通风装置包括加热设备、通风管道、流量控制柜、温度控制柜、流量测定仪、电加热器。
上述的核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统，其中，所述的加热设备最大空气流量至少10000m3/h，使用过程中能无级调整流量。
上述的核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统，其中，所述的电加热器最小功率为20KW，调节最高温度为250℃。
上述的核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统，其中，所述的支撑板的边缘位移转换成角度最大不能超过1.5°。
上述的核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统，其中，所述的温度检测系统包含若干热电偶，以检测蒸汽发生器不同区域的温度。
本发明还提供了一种上述的核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统的用途，该核电蒸汽发生器环缝包含上部环缝和下部环缝，该系统用于核电蒸汽发生器制造工艺，该工艺先对接上部环缝，再对接下部环缝。
本发明提供的核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统，能用于核电蒸汽发生器制造工艺（该工艺先对接上部环缝，再对接下部环缝），不仅能防止各部件间热膨胀不均匀导致支承板变形而可能使换热管出现永久性压痕造成的凹坑，而且，该系统可以优化蒸汽发生器制造工艺，从而大大缩短整个蒸汽发生器的制造周期。
附图说明
图1为现有技术的蒸汽发生器环缝位置示意图。
图2为本发明的核电蒸汽发生器的上部环缝11局部热处理工艺中，冷却设备连接接口位置示意图。
图3为图2中U1、U2接口部的截面图。
图4为本发明的核电蒸汽发生器的下部环缝21局部热处理工艺中，加热和冷却设备连接接口位置示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明。
为实现防止换热管出现凹坑，环缝热处理工艺需要一套完整的热处理设备、流量可控冷风通风装置、温度及流量可控的热风通风装置、位移测量系统、温度监测系统以及无损检测设备等。
所述的热处理设备包括电加热板、保温材料、热电偶、电加热数控系统、电加热板固定装置、保温材料固定装置等。
所述的流量可控冷风通风装置包括冷却设备、通风管道、流量控制柜、流量测定仪等。在热处理过程中该装置连接蒸汽发生器壳体上的开孔，吹入冷空气或抽出热空气。冷却设备最大空气流量至少10000m3/h，过程中可无级调整流量。
所述的温度及流量可控的热风通风装置包括加热设备、通风管道、流量控制柜、温度控制柜、流量测定仪、电加热器等。在热处理过程中该装置连接蒸汽发生器壳体上的开孔，吹入热空气。加热设备最大空气流量至少10000m3/h，过程中空气流量和温度可无级调整。电加热器最小功率为20KW，调节最高温度为250℃。
所述的位移测量系统采用特殊的测量设备测量支撑板的边缘位移。测量设备通过相连接的仪器进行数据收集、监控和分析。4个测量设备布置在支撑板边缘，其中2个测量设备通过蒸汽发生器上的2个检查孔布置，2个测量设备与之垂直布置。
所述的温度检测系统包含若干热电偶，热处理过程中不同数量的热电偶分别布置在换热管内、手孔内、检查孔内，以检测不同区域的温度，为有效控制冷、热风流量提供数据支持。
所述的无损检测设备，用于热处理前后分别对蒸汽发生器的支撑板周边至少20根换热管进行涡流检测对比分析，以确认换热管是否出现凹坑，控制技术是否成功。
环缝局部热处理前安装上述所有设备。热处理过程中，通过支撑板边缘位移的监测结果、不同位置热电偶的温度监测结果来调节冷热风流量和温度，以及蒸汽发生器壳体上开孔的打开和关闭时机。最终通过换热管的涡流检测结果判断防止换热管出现凹坑的控制技术是否应用成功。热处理过程中按支撑板边缘位移转换成的角度最大不能超过1.5°进行控制。
本发明的蒸汽发生器上部环缝11局部热处理时，流量可控冷风通风装置和温度及流量可控热风通风装置中的加热和冷却设备连接接口位置（R1、S1、S2、T1、T2、U1、U2、U3、U4）见图2及图3，其中，U1~U4接口均匀分布位于蒸汽发生器壳体的圆周上，分布示意如图3所示。热处理过程中具体的连接接口和接口的打开或关闭情况见表1。表1所示十种方案中的任意一种均可达到效果，设备A、B、C均为冷却设备，该设备与表1中的相应接口连接。
表1：上部环缝11换热管凹坑防护方案
蒸汽发生器下部环缝21局部热处理时，流量可控冷风通风装置和温度及流量可控热风通风装置中的加热和冷却设备连接接口位置（R1、S1、S2、T1、T2、U1、U2、U3、U4）见图3、图4，热处理过程中具体的连接接口和接口的打开或关闭情况见表2。表2所示十种方案中的任意一种均可达到效果，A、B1、B2为冷却设备，C为加热设备，该设备与表2中的相应接口连接。
表2下部环缝21换热管凹坑防护方案
注：表2中的“/”表示该连接设备的接口处于关闭状态。
本发明提供的核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统，用于先对接上部环缝，再对接下部环缝的核电蒸汽发生器制造工艺，通过控制加热设备和冷却设备的使用数量、连接接口、接口打开或关闭使用时机、加热设备和冷却设备的应用参数，支撑板边缘位移的最大限度等；不仅能防止各部件间热膨胀不均匀导致支承板变形而可能使换热管出现永久性压痕造成的凹坑，而且，该系统可以优化蒸汽发生器制造工艺，从而大大缩短整个蒸汽发生器的制造周期。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统，其特征在于，该系统包含：
热处理设备，
流量可控冷风通风装置，
温度及流量可控的热风通风装置；
位移测量系统，用于测量蒸汽发生器的支撑板的边缘位移；
温度检测系统，其包含若干热电偶，以检测蒸汽发生器不同区域的温度；及
无损检测设备，用于在热处理前后分别对支撑板周边至少20 根换热管进行涡流检测对比分析，以确认换热管是否出现凹坑；
所述的支撑板的边缘位移转换成角度最大不能超过1.5°；
当热处理时，通过支撑板边缘位移的监测结果、不同区域热电偶的温度监测结果来调节冷热风流量和温度，以及蒸汽发生器壳体上开孔的打开和关闭时机，并通过换热管的涡流检测结果判断防止换热管出现凹坑。
2.如权利要求1所述的核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统，其特征在于，所述的热处理设备包含：电加热板、保温材料、热电偶及电加热数控系统。
3.如权利要求1所述的核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统，其特征在于，所述的流量可控冷风通风装置包含冷却设备、通风管道、流量控制柜、流量测定仪。
4.如权利要求3所述的核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统，其特征在于，
所述的冷却设备最大空气流量至少10000m3/h，使用过程中能无级调整流量。
5.如权利要求1所述的核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统，其特征在于，所述的温度及流量可控的热风通风装置包括加热设备、通风管道、流量控制柜、温度控制柜、流量测定仪、电加热器。
6.如权利要求5所述的核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统，其特征在于，所述的加热设备最大空气流量至少10000m3/h，使用过程中能无级调整流量。
7.如权利要求5所述的核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统，其特征在于，所述的电加热器最小功率为20kW，调节最高温度为250℃。
8.一种根据权利要求1所述的核电蒸汽发生器环缝热处理装置系统的用途，该核电蒸汽发生器环缝包含上部环缝（11）和下部环缝（21），其特征在于，该系统用于核电蒸汽发生器制造工艺，该工艺先对接上部环缝（11），再对接下部环缝（21）。
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