CN105180686B - 高抗震、高耐腐的肋片式核级换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高抗震、高耐腐的肋片式核级换热器，包括框架、集水管、基管、连接基管的U形弯头管和位于框架内且与基管垂直连接的肋片，所述框架由前管板、后管板、上框板、下框板组成，所述前管板和后管板均设有用于支撑基管的基管通孔，所述基管通过进出水接管与集水管连接，所述基管与基管通过U形弯头管连接，形成盘管流通管路，所述基管通孔设有基管护环，所述集水管固定连接有若干集水管加固码，集水管加固码通过紧固件与前管板固定连接；基管与U形弯头管、进出水接管的连接采用承插深度为基管壁厚的6～12倍的钎焊接头。本发明具有以下有益效果：抗震能力强，肋片耐腐蚀能力强，整体结构牢固，运行稳定、安全、可靠。
Description
技术领域
本发明涉及用于核电站核岛HVAC供暖通风空调系统的空气调节技术领域，具体涉及一种高抗震、高耐腐的肋片式核级换热器。
背景技术
目前此类肋片式核级换热器安装在核岛HVAC供暖通风空调系统、核岛电气厂房以及主控室核级空气处理机组配套使用。用于冷却或加热核电站及空调系统中的空气，使空气具有一定的温度和湿度，以满足工艺设备使用以及人员的舒适环境条件。
由于大部分核电站均建造在沿海地区，而沿海地区的环境含氯离子较高，对设备的腐蚀相对较大，尤其是对换热器肋片的腐蚀。由此，对换热器的肋片进行有效防腐处理，保证或延长设备使用寿命具有重要的意义。由于国内在役和在建的核电站，从初期的全设备进口二代核电站到70％以上的国产化二代改进核电站升级到现在的主流第三代核电站，核电站服役期由40年升级60年，厂址设计基准加速度由0.2g升级到0.3g，由此对设备的使用寿命、运行稳定性、安全性能、抗震性能提出了更高的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种抗震能力强，肋片耐腐蚀能力强，结构牢固，运行稳定、安全、可靠的高抗震、高耐腐的肋片式核级换热器。
实现本发明目的的技术解决方案为：高抗震、高耐腐的肋片式核级换热器，包括框架、集水管、基管、连接基管的U形弯头管和位于框架内且与基管垂直连接的肋片，所述框架由前管板、后管板、上框板、下框板组成，所述前管板和后管板均设有用于支撑基管的基管通孔，所述基管通过进出水接管与集水管连接，所述基管与基管通过U形弯头管连接，形成盘管流通管路，其特征在于：所述基管通孔设有基管护环，所述集水管固定连接有若干集水管加固码，集水管加固码通过紧固件与前管板固定连接。
所述集水管与集水管加固码之间设有辅助垫块，所述辅助垫块固定焊接在集水管上，集水管加固码固定焊接在辅助垫块上。
所述集水管通过套管与进出水接管连接，所述套管与进出水接管的连接采用承插深度为基管壁厚6～12倍的钎焊接头。
所述基管与U形弯头管、进出水接管的连接采用承插深度为基管壁厚6～12倍的钎焊接头。
所述框架内设有若干与前管板和后管板固定连接的定位拉杆和一件以上均匀排列且与前管板和后管板平行的中间加固管板，所述中间加固管板上下两端分别固定连接在上框板和下框板上，所述中间加固管板设有用于支撑基管的通孔，通孔设有基管护环，所述定位拉杆套装有定位套筒。
所述肋片采用表面先镀镍后镀锡的紫铜肋片。
所述后管板安装有用于防止U形弯头管碰损的防护盖板。
前管板、后管板、上框板和下框板均为由板厚≥3mm的不锈钢板经二次冷折弯成形的。
本发明高抗震、高耐腐的肋片式核级换热器具有以下有益效果：
1)换热器主体受力框架的前管板、后管板、上框板和下框板均采用了≥3mm厚的不锈钢板，经二次冷压折弯成形工艺，保证了框架具有足够的强度和刚度，并有效提高了其抗震性能；设备整体及结构框架通过了中国核动力研究设计院核级设备鉴定中心的抗震分析和评定。
2)所述框架内设有若干与前管板和后管板垂直连接的定位拉杆和至少一件均匀排列且与前管板和后管板平行的中间加固管板，定位拉杆上套装有定位套筒，增进了整体结构稳定性，提高了抗震性能，并保证了换热器在搬运、安装、调试、运行期间以及安全停堆地震载荷SL-2(SSE)作用下，设备不会发生变形和导致功能失效；
3)换热器的基管与U形弯头管、进出水接管，实施了承插深度为基管壁厚6～12倍的钎焊接头进行钎焊连接。此钎焊接头的优点是大大增加了承插焊接的深度和钎焊钎料填充面积，保证焊后的接头具有较高的强度和较高的抗震性能，确保换热器在核电站各种事故工况下，不出现漏水。
4)集水管(316L不锈钢)与进出水接管(TP2-M紫铜管)为异型材连接，集水管上的每一个进出水口均焊接与集水管材料一样的套管，集水管与套管采用承插焊接头连接，进出水接管6与套管采用手工火焰钎焊工艺连接，进出水接管与套管采用承插深度为基管壁厚6～12倍的钎焊接头。解决了因传统、民用承插钎焊接头过于显浅造成的强度不足，不能满足抗震或较高加速度、地震反应谱的抗震要求。
5)前管板、后管板的基管通孔和中间加固管板的通孔内衬了防止基管损伤的基管护环。此工艺确保换热器在搬运、安装、调试、运行期间以及安全停堆地震载荷SL-2(SSE)作用下，基管在基管护环的保护下不会出现磨损、裂缝，避免漏水导致功能失效的可能。此工艺的有效实施和应用，大大减小了换热器基管与护环边缘的间隙，避免气体从管板处的基管边缘间隙漏出，从而有效降低气侧的泄漏率。
6)集水管上加装了若干件集水管加固码，集水管与集水定加固码之间设有辅助垫块，增加了焊接面积和结构稳定性，从而促使集水管所承受的外力和自重载荷有效过渡到框架上来承担，进一步保证了集水管的进出水接管与基管、套管的钎焊接头不受外力载荷损坏，有效增进了整体结构的稳定性和达到较高要求的抗震性能。
7)后管板加装了防护盖板，盖板经过冷压折弯成形，增加了盖板的强度和刚度。盖板的主要作用是防止换热器U形弯头管在运输、搬运、安装、调试、运行以及事故工况下被外物、外力碰损，导致功能失效和无法使用。
8)肋片采用表面镀了镍、锡合金的紫铜肋片。紫铜肋片先镀两层厚度共3.0～3.5μm的镍，再镀两层厚度共7.5～8.5μm的锡，形成表面光滑和良好的防腐层。镀了镍、锡合金的紫铜肋片，已委托给SGS(通标标准技术服务有限公司)检测中心，依据GB/T 10125(NNS)标准的要求，完成了连续60小时盐雾试验，检测结果表明，镀镍、锡肋片表面无损坏，具有较高的防腐性能，可有效延长换热器的使用寿命。
9)通过制造“紫铜肋片换热器”小样和表面“镀镍、锡防腐肋片换热器”小样，委托“中国建筑科学研究院国家空调设备质量监督检验中心”进行了热工性能检测。依检测数据对比分析，结果为表面镀镍、锡防腐处理过的肋片，不会降低换热器的换热效率或传热系数。因镀镍、锡防腐处理过的肋片，表面更光滑，亲水性能更好，如测试出来的空气侧阻力比铜肋片的小15％～20％左右，可有效降低空气侧阻力和实现环保和节能。
10)满足第三代核电站厂址0.3g的设计基准加速度和2％最高要求阻尼比的要求，以及高达11.8g楼层包络谱对整体做的抗震计算(力学分析)和整体带载上抗震试验台做的抗震试验，用双重验证方法来鉴定本换热器的结构设计达到高抗震的要求。
附图说明
下面结合附图与实施例对本发明作详细说明；
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中E处的放大示意图；
图3是本发明主视图；
图4是本发明俯视图；
图5是本发明左视图；
图6是图3中A处的放大示意图；
图7是图6中A-1处的放大示意图；
图8是图6中A-2处的放大示意图；
图9是图3中B处的放大示意图；
图10是图9中B-1处的放大示意图；
图11是图3中C处的放大示意图；
图12是图4中D处的放大示意图。
具体实施方式
如图1～图12所示，高抗震、高耐腐的肋片式核级换热器，包括框架1、集水管2、基管3、连接基管的U形弯头管4和位于框架1内且与基管3垂直连接的肋片5，所述框架1由前管板1.1、后管板1.2、上框板1.3、下框板1.4通过紧固件固定安装组成，所述前管板1.1和后管板1.2均设有用于支撑基管3的基管通孔1.5，所述基管3通过进出水接管6与集水管2连接，所述基管3与基管3通过U形弯头管4连接，形成盘管流通管路，所述基管通孔1.5设有基管护环7，所述集水管2固定连接有若干集水管加固码8，集水管加固码8通过紧固件与前管板1.1固定连接。
所述集水管2与集水管加固码8之间设有辅助垫块10，辅助垫块10与集水管2的外圆切点采用若干处塞焊和四周采用角焊工艺固定，集水管加固码8采用若干处塞焊和角焊工艺固定焊接在辅助垫块10上，增加集水管加固码8的焊接面积，保证集水管2与集水管加固码8连接更牢固。
所述集水管2通过套管9与进出水接管6连接，所述套管9与进出水接管6的连接采用承插深度b为基管壁厚a的6～12倍的钎焊接头(如图7所示)。所述集水管2(316L不锈钢)与进出水接管6(TP2-M紫铜管)为异型材连接，所述套管9采用与集水管2一样的材料，集水管2与套管9采用承插焊接头连接，进出水接管6与套管9采用手工火焰钎焊工艺连接。
所述基管3与U形弯头管4、进出水接管6的连接采用承插深度b为基管壁厚a的6～12倍的钎焊接头(如图8、图10所示)。
所述框架1内设有一件以上与前管板1.1和后管板1.2平行的中间加固管板12，且排列分布均匀；中间加固管板12两端通过紧固件固定安装在上框板1.3和下框板1.4上，中间加固管板12板厚≥3mm，所述中间加固管板12设有用于支撑基管3的通孔12.1，通孔12.1设有基管护环7，对框架1纵向进行加固；框架1内设有若干贯穿前管板1.1、中间加固管板12、后管板1.2的定位拉杆11，通过紧固件固定安装在前管板1.1和后管板1.2上，定位拉杆11套装有定位套筒13，所述定位拉杆11的外径≥Φ14mm，定位套筒13的外径≥Φ22mm，结合定位套筒限定框架横向不被拉伸或收缩产生变形。
所述肋片5采用表面先镀镍后镀锡的紫铜肋片。所述肋片是在紫铜肋片上先镀两层厚度共3.0～3.5μm的镍，再镀两层厚度共7.5～8.5μm的锡，形成表面光滑和良好的防腐层。
所述后管板1.2安装有用于防止U形弯头管4碰损的防护盖板14，所述防护盖板经过冷压折弯成形，有效增强了盖板的强度和刚度。
前管板1.1、后管板1.2、上框板1.3和下框板1.4均为由板厚c≥3mm的不锈钢板经二次冷折弯成形的。
Claims (6)
1.高抗震、高耐腐的肋片式核级换热器，包括框架、集水管、基管、连接基管的U形弯头管和位于框架内且与基管垂直连接的肋片，所述框架由前管板、后管板、上框板、下框板组成，所述前管板和后管板均设有用于支撑基管的基管通孔，所述基管通过进出水接管与集水管连接，所述基管与基管通过U形弯头管连接，形成盘管流通管路，其特征在于：所述基管通孔设有基管护环，所述集水管固定连接有若干集水管加固码，集水管加固码通过紧固件与前管板固定连接；所述集水管与集水管加固码之间设有辅助垫块，所述辅助垫块固定焊接在集水管上，集水管加固码固定焊接在辅助垫块上。
2.根据权利要求1所述的高抗震、高耐腐的肋片式核级换热器，其特征在于：所述基管与U形弯头管、进出水接管的连接采用承插深度为基管壁厚6～12倍的钎焊接头。
3.根据权利要求1所述的高抗震、高耐腐的肋片式核级换热器，其特征在于：所述框架内设有若干与前管板和后管板固定连接的定位拉杆和一件以上均匀排列且与前管板和后管板平行的中间加固管板，所述中间加固管板上下两端分别固定连接在上框板和下框板上，所述中间加固管板设有用于支撑基管的通孔，通孔设有基管护环，所述定位拉杆套装有定位套筒。
4.根据权利要求1所述的高抗震、高耐腐的肋片式核级换热器，其特征在于：所述肋片采用表面先镀镍后镀锡的紫铜肋片。
5.根据权利要求1所述的高抗震、高耐腐的肋片式核级换热器，其特征在于：所述后管板安装有用于防止U形弯头管碰损的防护盖板。
6.根据权利要求1所述的高抗震、高耐腐的肋片式核级换热器，其特征在于：前管板、后管板、上框板和下框板均为由板厚≥3mm的不锈钢板经二次冷折弯成形的。
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