CN1046111A - 从蒸气发生器管中取出密封塞的方法和装置 - Google Patents

Abstract

沿密封塞(3)的主要长度部分用电加工法在密封塞管体(4)的方向对塞体进行再镗孔，对紧固件(7)进行钻削。将焊炬引入到电加工形成的孔中，用焊炬释放塞体的应力。将夹具引入到孔中以便从管中取出已经释放应力的塞体。

本发明还涉及能够实现按照本发明方法的取出操作的装置。

Description

本发明涉及从蒸气发生器管中取出密封塞的方法，也涉及适用于这种方法的装置。

在压水式核反应堆中的蒸气发生器包括一个总体为圆柱形的外壳，外壳中由很大厚度的管板形成水容器，管板上固定蒸气发生器管束。管束的每根管包含两根平行的直线支管，管的端部一般用膨胀和焊接的方法固定在管板中。

在运转时在蒸气发生器中，管既和由加压水构成的核反应堆的一次流体接触，也和由供水构成的受蒸发的二次流体接触。在蒸气发生器工作的条件下，这些管将受到各种损害，特别是受到与其接触的流体的腐蚀。一些蒸气发生器管可能发生操作故障，例如出现裂口引起泄漏，而引起二次流体污染。

因此在反应堆检修期间，需要检查蒸气发生器並阻塞显现出受到损害可能引起泄漏的管。

已知能使密封塞从蒸气发生器的水容器中放入蒸气发生器管的端部的各种方法和装置。

特别利用了一种密封塞，这种塞包括在一端由端壁封闭的管状体，在塞的外表面上加工有外凸出的有助于使塞附着在要封闭的管的内部的齿条。密封塞的最大外径稍小于管的内径，它通过与管板的入口面齐平的管的端部插入。

插入密封塞体内的紧固件压入或拉入到就位于管中的塞体中，使得塞体发生径向膨胀。密封塞的外表面因为有齿条，因而密封地贴在管的内表面上，所以既锁定了密封塞，同时又密封了管。紧固件和密封塞的内孔一般具有相应的截头圆锥形，可使塞体产生径向膨胀。

和另一种密封塞相比，这种类型的塞一般称为机械塞，上述另一种塞的紧固至少部分是由一种机构完成的，这种机构不是可在塞体孔中进行轴向移动的紧固件。

在机械塞的情况下，为了锁定密封塞，紧固件留在塞体中的位置上。

在某些情况下，需要除去安置于蒸气发生器管中的密封塞。

位于管束中央部分的管具有连接两根直线支管的弯曲的部分，其曲率半径小。具有小曲率半径的这部分称作小弯道，这一部分使所述的管特别容易受到腐蚀，因为在弯曲部分集中了相当大的应力。

作为预防措施，在某些蒸气发生器中已经进行了一系列操作来封闭在管束中央部分的管道。

此后提出了有效释放小弯道上应力的方法和装置，而且作为预防措施还可以返回应用到已经封闭的工作管上。

另外，有效修理管道和使已经封闭的管在修理后重新投入运行的方法也已经众所周知。

因而希望得到适用的方法和设备，取出位于蒸气发生器管中的密封塞。

为了使密封塞经常地被取出，例如已经提出加长塞体以便于采用收缩减小其外径。塞体的这种加长可以利用加在塞体封闭端壁上的凸出物例如借助于紧固件来实现，紧固件的中央部分具有啮合螺纹杆的螺纹孔。螺纹杆然后连接到例如千斤顶的推力装置上。

这种方法的缺点在于，它可能导致管状塞体的破裂，因此需要另外的机械操作，结果是对于执行这些机械操作的人员增加了辐射剂量。

还考虑到用钻削的方法，钻到要求的直径使塞体壁的厚度减小。然而这种钻削不能伸到靠近塞端壁的区域，因为在钻头的转矩的作用下紧固件将会转动。

因此，用这种方法不可能有效松开密封塞，而且在取出它的同时会损伤管的内壁。

因此本发明设法提出一种从蒸气发生器管中取出密封塞的方法，该密封塞包括一个一端由端壁封闭的管状体和一个适合于插入到塞体中的紧固件，该紧固件可以使上述塞体在管内发生径向膨胀並使塞体密封地贴在管的内壁上，同时，紧固件留在处于操作位置的塞体中的应有位置上，此法能够抽出密封塞而不会损伤管子，在管中的塞体也没有破裂的危险。

为此，沿塞体端壁的方向对其再镗孔，至少镗至装有紧固机构塞体的膨胀区域，然后沿密封塞的大部分长度用电加工钻削紧固件;

利用焊炬使塞体壁释放应力;

将夹具插入电加工形成的孔中以便从管中取出已释放应力的塞体。

本发明还涉及完成本发明的取出方法的不同步骤所使用的装置。

为了更清楚理解本发明，现在参考附图，列举一个非限定性的例子叙述本发明方法应用的一种形式和这种应用所使用的装置。

图1是蒸气发生器管中处于密封位置的密封塞的轴向截面图。

图2是示于图1的密封塞的截面图，用点划线示出了再镗孔操作形成的形状。

图3是应力释放步骤之前的密封塞的截面图。

图4是再镗孔和放电钻削装置的部分截面立面图。

图5是应力释放装置的部分截面立面图。

图5A是沿图5A-A方向的视图。

图6是取出装置的部分截面立面图。

图1中，蒸气发生器的管板1位于孔的位置上，该孔穿过上述板，蒸气发生器的管2被固定在该孔中为封闭管2，密封塞3已置于管中。塞3包括管状体4，该管状体的外表面加工有向外凸出的齿条5，密封端壁配置在其端部。紧固件7啮合在管状体4的孔的内部。该紧固件可使管状体在管2内产生径向膨胀。

因而在很大的接触压力下，齿条5紧压在管2的内表面上，它既锁定了管中的密封塞，同时又密封了管。

由于在管中因密封塞壁形变在密封塞壁上产生张力，由于具有紧固件7，所以可以一致和同时地使密封塞锁定在管中。

为了使密封塞4的管壁沿其大部分长度释放应力，上述管壁必须进行强加热，例如利用焊炬进行加热，要加热到靠近密封塞端壁6和由齿条固定密封塞的区域。

很明显，在紧固螺母的部位，在一定程度上，在受到一定收缩的密封塞壁底部的部位很难靠近管2中在密封塞壁膨胀区域的密封塞壁来释放应力。

图2中点划线示出管状塞体4和紧固件7按照本发明方法再镗孔和钻削的方法除去的部分。

这种预先操作使得可以接近而后可以到达已经膨胀的密封塞部分，这部分在取出密封塞之前要释放应力。

图3示出密封塞处于待释放应力然后被取出的状态。

图4示出用放电加工对蒸气发生器管的密封塞进行再镗孔和钻削的装置。

此装置固定在承载臂10的端部上，该臂可使装置在蒸气发生器的水容器中移动，从而使得放电加工工具与装有需要取出的密封塞的管准直。

这种使放电工具在蒸气发生器管板下面移动的承载臂已为大家熟知，不再详细说明。

装有马达12的支承件11固定在臂10上，该马达12固定在箱体13中。马达12的输出转轴14固定在驱动第二齿轮16的齿轮15上，然后第二齿轮固定在螺纹杆17的端部上，该螺纹杆17为了转动利用轴承19和20安装在支承件11和第二支承件21上，第二支承件21同样利用支承件11固定在臂10上。

螺母22啮合在螺纹杆17上，借助支承件23螺母可随同放电加工工具（由总编号24表示）的底部一起移动，在支承件23上装有放电加工工具的振动器25。

振动器25由软铁板构成，软铁板与放电工具24的电极26连接，安装在两个电磁吸力盘之间，电磁吸力盘可使软板和放电加工工具的电极26沿轴向振动。

均固定在承载臂10上的支承件11和支承件21还带有组件27，该组件提供马达12的电源电缆28和放电加工工具24轴向运动控制电缆29的通路，后一种电缆连接到位置检测器30上。

马达12的转动能使放电加工工具在方向31上向前移动，方向31是含有待取出密封塞的管的轴向方向，这种移动借助螺纹杆17和螺母22来实现。

在运动装置的轴线方向总的行程可使电极26的端部定位在要求加工的密封塞的区域，然后再进行运动以便用放电加工对密封塞进行再镗和钻削。

利用轴承和滚珠止推轴承33将简体32安装在支承件11的端部上。活塞34固定在简体32的顶端，构成用于活塞34的圆筒腔的组件35沿简体32和活塞34安装。利用滚珠轴承37将定中板36这样安装在组件35上，使得定中板36可以相对于组件35围绕电极26的纵轴转动。

具有已知径向膨胀型式的夹具38固定在定中板36上。每个夹具38包含一个控制装置，使得在夹具插入到蒸气发生器管2之后，夹具可以径向膨胀。板36在其中心部分还装有可动部件39，安装在轴承37上。此可动部件39在其外表面被加工成与齿轮41啮合的齿圈40，齿轮41固定在连接于马达43的输出转轴42上。因此夹具承载板39可以围绕其中密封塞需要放电加工进行钻削的管子2转动360°以便将夹具38放入到管束的管子2中。

由于将夹具放入到蒸气发生器的管2中並使其固定在其中，因此可以使电极26的轴线与管子和待钻削的密封塞的轴线31达到完全的准直。

向含有活塞34並由组件35确定的千斤顶工作腔输送工作介质，由此，组件35、板36和夹具38下降並将它们从管中取出。

电极26包括一根很长的管状体，它的底部连接在部件44上，部件44固定在振动器25上，在部件44中使管状体与连接到供水管46的水注入导管45连通。水由连接于波纹管48的管道46′回收。部件44也能使电极通过接触器47得到电源，接触器47连接在大横截面的导线上。

由电极的实际加工部分构成的电极26的顶端部分26a加工有相对于电极的轴线是倾斜的槽，以便通过水。顶端部分26a的直径对应于在密封塞待加工的孔的直径。

波纹管48的一端连接在接触部件44上，另一端连接在围绕电极26的管状部分的管状绝缘部件49上。

为了利用图4所示的装置来加工孔和对例如如图2所示的密封塞进行钻削，利用臂10将工具这样放置在图4所示的位置上，使得在定中板36上的夹具38啮合到与其中密封塞待钻削的管邻接的孔2中。然后使固定在组件35顶端部上的止动装置50以这样方式与管板1的入口面接触，使得接触可以保证工具的密封性。

然后使夹具38在管2内发生径向膨胀，使得电极可以相对于待钻削的密封塞达到完全定中，並使电极的轴线与对应于待钻削密封塞的轴线对应的管子的轴线准直。

马达12驱动螺纹杆17和螺母22，利用这种方法将电极放到加工位置並在加工期间使其向前移动。使振动器工作並将水送入加工区。通过接触器47使电极通电。

在加工期间在放电加工的作用从密封塞上钻削下来的小金属颗粒利用管道46′被回收在波纹管48的水中，水在流出管道46′时即被过滤和冷却。

因此可以完成塞体收缩部的再镗孔加工和此塞体紧固部分的钻削加工而没有施加任何能使塞体中的紧固件发生转动的转矩。

用电加工进行的钻削加工可以一直继续到电极靠近密封塞的端壁。

在某些情况下，还可能钻通密封塞端壁，如下面要说明的，这使得有可能通过密封塞的端壁插入取出工具。

如从图2可以看到的，放电加工电极的完全定中使得可以对塞体4的收缩部分再钻孔而不会钻到或切割到此收缩部分的壁。

在图5中可以看到一种装置，这种装置在对如上所述的密封塞进行钻削和再镗孔之后可以利用焊炬完成与蒸气发生器接触的密封塞壁的应力释放。

图5是一个基本图，示出焊炬形式的应力释放装置，焊炬由一根由良导体金属例如黄铜作的棒构成，在棒的一端装有径向指向的钨电极69。焊炬由机构54承载，该机构能使焊炬在垂直方向上移或下移以便使焊炬接近或移离密封塞。这种类型的机构可以放置在蒸气发生器的水容器中以便将工具引入到蒸气发生器管的内部，这种机构在先有技术中众所周知，不再详细叙述。

机构54承载垂直运动机构55，在机构55上利用组件57安装有自由转动的框架56，组件57由轴承和滚珠止推轴承组成。框架56上装有传送马达58，该马达利用齿轮60和61驱动螺母59。螺纹转轴62与螺母59啮合，以使转轴62在固定于框架56的带槽转轴63中进行轴向移动。

焊炬64固定在螺纹转轴62中，中间放有绝缘材料（例如Stumatite）的护套65。包括部件62、64和65的组件适合于轴向直线运动。

焊炬64用定中机构67定中在密封塞3的轴线上，在定中装置上安装有压靠在管板上的止动装置68。

焊炬64的电极69装在它的顶端，该顶端在操作位置时进入密封塞3中。

三个检测器70a、70b和70c使焊炬停止在它运动的末端。检测器70a对应于电极贮存位置，在机器定中于密封塞3中的期间在这一位置电极受到保护。

检测器70b对应于在压力释放后在低位置的电极行程的端点。

检测器70c对应于在压力释放前在高位置的电极行程的端点。

定位马达71利用齿轮72驱动带槽转轴63。当带槽转轴63转动60°时检测器73能使马达71的转动停止。

带槽转轴63可驱使螺纹转轴62和应力释放焊炬组件64、65转动。

利用管嘴74可将氩气充入到焊炬的内部。焊炬64的一端加工有通过氩气的出口。电流同样也通过管嘴74供给。

在电极由传送马达58带动向下移动期间，密封塞壁沿母线熔化。

塞体壁金属沿六条母线熔化，由此释放了密封塞的应力。

将电极的轴向位移运动与连续的转动运动联合在一起还可能实现沿螺旋区域熔化。

当塞体壁已被释放应力后，可以利用例如图6所示的装置将其取出。此装置包括一个向上或向下的轴向位移机构，该机构可以是图5所示的机构54。

利用支承件75将工具连接到机构54上，利用滚珠轴承77将套管76可转动地装在支承件75上。在该支承件的端部套管被固定在支承止动装置78上，当工具处于如图6所示的取出位置时，该止动装置与板管的底面相接触。工具包括杆79，杆的顶端部80形成啮合进可径向膨胀的管形套81的橄榄形部件，並适合于在对密封塞3进行再镗孔和应力释放之后引入到上述密封塞。

杆79固定在装在圆筒腔中的活塞82上，圆筒腔加工在固定于套管76中的座体83上。

由活塞82和该活塞在其中运动的圆筒腔构成的液压千斤顶通过轴向方向的导管84供给液压流体。

当向千斤顶输送液压流体时，活塞82和杆79便向向下的方向移动，因而橄榄形部件80便移离管形套81的可径向膨胀的部分，环形套81因此被锁定在密封塞3中。

在工具已经借助于第一千斤顶的活塞82膨胀之后，密封塞便可利用环形千斤顶83的活塞取出。

密封塞3可以容易从管中取出，因为塞壁已经释放了应力，不再使径向应力作用在管的内壁上。

因此可以取出密封塞而不损伤管2的内表面。

还可能使用一根具有椭圆形端部的杆来完成取出操作，这种杆被引入到在密封塞的端壁上由放电加工形成的相应形状的开口中。

在杆穿过密封塞上的开口以后转动杆，然后利用适当的机构例如千斤顶来拨杆，由此完成密封塞的取出。

在所有情况下，取出都容易完成，因为密封塞已经沿其长度的主要部分，特别是沿其已经在管中膨胀的部分释放了应力。

很明显，可以想出其它形式的方法运用和装置结构来实行方法，因为不同的操作可以用不同于上述方式的方式来完成。

本发明的方法和装置可以应用于任何类型的固定在蒸气发生器管中的封闭塞。

Claims (17)

1、一种从蒸气发生器的管(2)中取出密封塞(3)的方法，密封塞包括一端由端壁(6)封闭的管状体(4)和紧固件(7)，该紧固件适合于插入到管状体(4)中，使上述管状体(4)在管子(2)内产生径向膨胀並使管状体密封地贴在管子的内壁上，而紧固件(7)留在塞体(4)中的操作位置上，方法的特征在于：

用电加工沿塞体(4)的端壁的方向对塞体再镗孔，至少镗至装有固定机构的密封塞的膨胀区域，並在紧固件(7)的主要长度部分钻削紧固件；

将焊炬插入到由电加工形成的孔中，利用焊炬释放密封塞体(4)壁上的应力；

将夹具引入到由电加工形成的孔中，以便将已经释放压力的塞体从管子中取出。

2、一种如权利要求1所述的取出方法，其特征在于，紧固件沿其整个轴向长度被钻削，並且电加工电极向前移至靠近密封塞（3）的端壁（6）的点。

3、一种如权利要求1所述的取出方法，其特征在于，密封塞（3）的端壁（6）被钻削形成椭圆形的孔，具有相应形状並固定在夹具杆端部上的夹具被引入到椭圆形孔，使夹具转动一定角度，然后牵引夹具杆将密封塞取出。

4、一种如权利要求1至3中任何一项权利要求所述的取出方法，其特征在于，使密封塞（3）的管状体（4）的壁沿其许多母线进行局部熔化，利用这种方法可以实现应力释放。

5、一种如权利要求1至3中任何一项权利要求所述的取出方法，其特征在于，使密封塞（3）的管状体（4）的壁沿其轴线为密封塞轴线的螺旋线进行局部熔化，利用这种方法可以实现应力释放。

6、一种从蒸气发生器的管（2）中取出密封塞（3）的装置，上述密封塞包括在一端由端壁（6）封闭的管状体（4）和紧固件（7），该紧固件适合于插入到管状体（4）中，使上述管状体在管子内产生径向膨胀並使管状体密封地贴在管子的内壁上，而紧固件留在塞体中的操作位置上，该装置的特征在于，该装置包括一种安装在承载臂（10）上的可以用电加工进行镗孔和钻削的工具，並包括电加工电极（26，26a）、用于电极（26，26a）轴向位移的装置（12，15，16，17，22）和相对于待取出的密封塞定中电极的组件（36，38），上述电极以这样的方式连接在臂10上，这种方式使得电极能够与待取出的密封塞（3）的轴线准直，上述组件包括可径向膨胀的紧固装置（38），该紧固件（38）适合于啮合在与其中放有待取出密封塞（3）的管子相邻的管子（2）中。

7、一种如权利要求6所述的取出装置，其特征在于，电极（26，26a）的底部被连接在振动器（25）上，电极通过该振动器连接在实现在轴线方向位移的装置（12，15，16，17，22）上。

8、一种如权利要求7所述的取出装置，其特征在于，该装置包括固定在臂（10）上轴向管状套管（32），该套管中装有可在轴线方向运动的电极（26，26a），定中装置（36，38）由组件（35）承载，为在轴线方向滑动组件（35）安装在套管（32）和活塞（34）上，活塞（34）固定在套管（32）上並以这样的方式装配在于组件（35）上加工的腔中，使其构成一个使定中装置（36，38）进行轴向位移的千斤顶。

9、一种如权利要求8所述的取出装置，其特征在于，电极（26）的相对两端分别连接到它的工作端（26a）和电接触件（44）上，接触件（44）固定在振动器（25）上並装有向电极（26，26a）供水的导管（45），电极为管状细长体。

10、一种如权利要求9所述的取出装置，其特征在于，电极（26，26a）配置在电热绝缘的套管（49）中，绝缘套管固定在于电极部分长度上的套管（32）上並用波纹管（48）连接到接触件（44）上。

11、一种如权利要求6至10中任何一项权利要求所述的取出装置，其特征在于，电极（26，26a）的轴向位移装置由马达（12）组成，马达驱动轴向指向的螺纹杆（17）转动，在螺纹杆上啮合有固定在振动器（25）上的螺母（22）。

12、一种如权利要求6至11中任何一项权利要求所述的取出装置，其特征在于，定中装置（36，38）包括至少承载两个径向膨胀紧固装置（38），为了围绕电极（26，26a）轴线转动，紧固装置（38）安装在组件（35）上。

13、一种如权利要求6至12中任何一项权利要求所述的取出装置，其特征在于，该装置包括应力释放机构，该机构由装有电极（69）的焊炬（64）、在管的轴线方向移动焊炬（64）的机构（58，59）、使焊炬绕其轴线进行转动位移的机构（71，72）和使焊炬移向和移离装有密封塞（3）的管（2）的机构（54）。

14、一种如权利要求13所述的取出装置，其特征在于，转动位移机构（71，72）可以完成电极预定值的角度位移。

15、一种如权利要求13和14中一种权利要求所述的取出装置，其特征在于，应力释放机构包括配置在焊炬（64）周围的绝缘材料管形件（65）。

16、一种如权利要求6至15中任何一项权利要求所述的取出装置，其特征在于，该装置装有密封塞夹具，为在蒸气发生器管的轴向方向进行移动，夹具由机构（54）承载，夹具包括其直径小于塞体内直径的可径向膨胀管道（81）和杆（79），杆（79）固定在活塞（82）上，杆的一端即与活塞（82）相对的一端具有便于管套（81）径向膨胀的橄榄形部件（80），活塞（82）安装在于一个座体中形成的腔内，该座体以这种方式固定在轴向位移机构（54）上，即使得形成一个驱动杆（79）和橄榄形部件（80）的千斤顶。

17、一种按照权利要求16所述的取出装置，其特征在于，该装置装有夹具，该夹具连接到环形千斤顶的内活塞（82）上以便夹具膨胀，还连接在上述环形千斤顶的外活塞（83）上以便取出密封塞。

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