CN106514031A - 一种核电厂海水系统管道支管与主管的连接结构 - Google Patents

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龚代涛
胡建群
王欣
江锋
薛新才
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00—Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
    • B23K33/004—Filling of continuous seams
    • B23K33/006—Filling of continuous seams for cylindrical workpieces

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明属于核电站运行与维护技术领域，具体涉及一种核电厂海水系统管道支管与主管的连接结构，目的是提供一种核电厂海水管道系统支管与主管的连接结构，消除海水管道NPS2或DN50以下支管与主管连接区的腐蚀穿孔隐患。其特征在于：它包括支管、对焊转换接头和海水主管道；支管下端通过第一环焊缝与对焊转换接头的上端固定连接；对焊转换接头的下端插入海水主管道的内部；海水主管道与对焊转换接头连接部位的外侧端面通过第二环焊缝与对焊转换接头固定连接，内侧端面通过第三环焊缝与对焊转换接头固定连接。本发明的连接结构满足B31.1的规范要求，适用于公称直径NPS2或DN50以下且壁厚小于SCH160的不锈钢或镍基合金管道的焊接连接，消除了结构中存在海水腐蚀问题。

Description

一种核电厂海水系统管道支管与主管的连接结构
技术领域
本发明属于核电站运行与维护技术领域，具体涉及一种核电厂海水系统管道支管与主管的连接结构。
背景技术
海水系统和核电厂重要的组成部分，直接关系核电厂安全运行和发电效率。
管道系统中有多处NPS2或DN50以下的支管，均采用焊接结构与主管道连接。
按美国标准动力管道规范ASME B31.1(本文均按2010版进行说明)设计的电厂，焊接结构则均采用B31.1中127.4.8示意的“等于或小于NPS3的半截套管焊接或转换接头的典型全焊透焊缝支管接头”的连接结构设计。
按B31.1的规范，电厂海水主管道采用低碳钢管道，如ASTM A139,GR.B(直焊缝焊接管道)或ASTM A106GR.B(无缝管道)；支管与主管道之间采用承插焊或螺纹连接的转换接头，材质为ASTM B691UNS N08367的；支管则采用奥氏体不锈钢或镍基合金管道，如ASTMA312TP316(无缝管)或ASTM B675UNS N08367(焊接管)或ASTM B690UNS N08367(无缝管)，壁厚SCH40。
结构设计上由于存在三个缺陷，导致该结构容易出现腐蚀：
1.结构上存在“碳钢-不锈钢(包括镍基材料)”组合，在海水中存在电偶腐蚀的情况；
2.结构上存在缝隙，容易导致不锈钢缝的隙腐蚀问题；
3.主管上开孔很小，主管开孔处的孔内壁很难防腐处理，存在碳钢与海水直接接触导致碳钢海水腐蚀的情况。
由于支管很小，对结构的腐蚀检查很难通过目视、PT等实现，且由于腐蚀由内而外发展腐蚀发展隐蔽性很强，容易导致结构区域腐蚀穿孔和结构强度下降。
结构腐蚀问题发现后，只能从外部对焊缝进行补强在一段程度和时间内保证结构的强，而不能消除腐蚀问题。该结构腐蚀穿孔在电厂的运行中已发生过多次，需要重新设计连接结构和转换接头。
发明内容
本发明的目的是提供一种核电厂海水管道系统(150LB或PN20以下)支管(NPS2或DN50以下)与主管(NPS20或DN500以上)的连接结构，消除海水管道NPS2或DN50以下支管与主管连接区的腐蚀穿孔隐患。
本发明是这样实现的：
一种核电厂海水系统管道支管与主管的连接结构，包括支管、对焊转换接头和海水主管道；支管下端通过第一环焊缝与对焊转换接头的上端固定连接；对焊转换接头的下端插入海水主管道的内部；海水主管道与对焊转换接头连接部位的外侧端面通过第二环焊缝与对焊转换接头固定连接，内侧端面通过第三环焊缝与对焊转换接头固定连接。
如上所述的对焊转换接头整体为中空的柱状结构，分为两个圆柱段和三个圆锥段，由下至上依次为第一圆柱段、第一圆锥段、第二圆柱段、第二圆锥段和第三圆锥段，上述各段之间同轴且内径相等；第一圆柱段与海水主管道连接；第一圆锥段下端为小端，上端为大端，小端的外径与第一圆柱段外径相等，大端的外径与第二圆柱段外径相等；第二圆锥段下端为大端，上端为小端，大端外径与第二圆柱段外径相等；第三圆锥段下端为大端，上端为小端，大端外径与第二圆锥段小端外径相等，小端外径与内径相等；第三圆锥段与支管连接。
如上所述的海水主管道外侧端面开有通孔，通孔的直径大于对焊转换接头第一圆柱段外径2mm；对焊转换接头第一圆柱段上端距海水主管道外侧端面的距离为2mm，下端距海水主管道内侧端面距离为10mm；
如上所述的海水主管道德内表面和第三环焊缝的表面涂覆有防腐层。
如上所述的支管采用奥氏体不锈钢或镍基合金制成，对焊转换接头采用ASTMB691UNS N08367型材料制成，海水主管道采用低碳钢材料制成，第一环焊缝、第二环焊缝和第三环焊缝均采用氩气保护电弧焊，焊丝为ERNiCrMo3。
本发明的有益效果是：
本发明的连接结构设计满足B31.1的规范要求，适用于公称直径NPS2或DN50以下且壁厚小于SCH160的不锈钢或镍基合金管道的焊接连接，消除了结构中存在海水腐蚀问题。电厂自2008年起使用该结构形式重新焊接支管，经过八年的使用证明该结构形式即保证了支管的连接强度也避免了海水管道支管(NPS2或DN50以下)连接区的腐蚀穿孔风险。
附图说明
图1是本发明的一种核电厂海水系统管道支管与主管的连接结构的示意图。
其中：1.支管，2.对焊转换接头，3.海水主管道，4.第一环焊缝，5.第二环焊缝，6.第三环焊缝。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
如图1所示，一种核电厂海水系统管道支管与主管的连接结构，包括支管1、对焊转换接头2和海水主管道3。支管1下端通过第一环焊缝4与对焊转换接头2的上端固定连接。对焊转换接头2的下端插入海水主管道3的内部。海水主管道3与对焊转换接头2连接部位的外侧端面通过第二环焊缝5与对焊转换接头2固定连接，内侧端面通过第三环焊缝6与对焊转换接头2固定连接。
所述的对焊转换接头2整体为中空的柱状结构，分为两个圆柱段和三个圆锥段，由下至上依次为第一圆柱段、第一圆锥段、第二圆柱段、第二圆锥段和第三圆锥段，上述各段之间同轴且内径相等；第一圆柱段与海水主管道3连接；第一圆锥段下端为小端，上端为大端，小端的外径与第一圆柱段外径相等，大端的外径与第二圆柱段外径相等；第二圆锥段下端为大端，上端为小端，大端外径与第二圆柱段外径相等；第三圆锥段下端为大端，上端为小端，大端外径与第二圆锥段小端外径相等，小端外径与内径相等；第三圆锥段与支管连接。
所述的海水主管道3外侧端面开有通孔，用于连接对焊转换接头2，通孔的直径大于对焊转换接头2第一圆柱段外径2mm。对焊转换接头2第一圆柱段上端距海水主管道3外侧端面的距离为2mm，下端距海水主管道3内侧端面距离为10mm。
所述第三环焊缝6的外表面涂覆有防腐层，用于防止第三环焊缝6被海水腐蚀。
在本实施例中，支管1采用奥氏体不锈钢或镍基合金制成，对焊转换接头2采用ASTM B691UNS N08367型材料制成，海水主管道3采用低碳钢材料制成，第一环焊缝4、第二环焊缝5和第三环焊缝6均采用氩气保护电弧焊，焊丝为ERNiCrMo3。
本发明的安装过程如下：
1.根据支管的公称直径和壁厚选择对焊转换接头2，并在焊接车间内完成对焊转换接头2与支管1的对焊，即完成第一环焊缝4。焊接方式采用氩气保护电弧焊(以下简称氩弧焊)，焊丝采用ERNiCrMo3。焊接完成后，进行着色探伤(以下简称PT检查)。
2.根据对焊转换接头2的外径D0，计算海水主管道3的开孔直径D，D＝D0+2mm。
3.在海水主管道3上开孔，孔径D，开孔内缘要求光滑。
4.将对焊转换接头2插入海水主管道3开孔内，与海水主管道3外侧端面预留2mm间隙。
5.在海水主管道3外侧端面焊接对焊转换接头2与海水主管道3的第二环焊缝5，焊缝的焊高满足图1所示要求。焊接方式采用氩弧焊，焊丝采用ERNiCrMo3。焊接完成后，进行简称PT检查。
6.在海水主管道3内侧端面焊接对焊转换接头2与海水主管道3的第三环焊缝6，焊缝焊高满足图1所示的要求。焊接方式采用氩弧焊，焊丝采用ERNiCrMo3。焊接完成后，进行简称PT检查。
7.在海水主管道3对海水主管道3的内表面及海水主管道3内侧端面对焊转换接头2与海水主管道3的焊接区域进行防腐，防腐层覆盖第三环焊缝6。
上面结合实施例对本发明的实施方法作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明说明书中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (5)

1.一种核电厂海水系统管道支管与主管的连接结构，其特征在于：它包括支管(1)、对焊转换接头(2)和海水主管道(3)；支管(1)下端通过第一环焊缝(4)与对焊转换接头(2)的上端固定连接；对焊转换接头(2)的下端插入海水主管道(3)的内部；海水主管道(3)与对焊转换接头(2)连接部位的外侧端面通过第二环焊缝(5)与对焊转换接头(2)固定连接，内侧端面通过第三环焊缝(6)与对焊转换接头(2)固定连接。
2.根据权利要求1所述的核电厂海水系统管道支管与主管的连接结构，其特征在于：所述的对焊转换接头(2)整体为中空的柱状结构，分为两个圆柱段和三个圆锥段，由下至上依次为第一圆柱段、第一圆锥段、第二圆柱段、第二圆锥段和第三圆锥段，上述各段之间同轴且内径相等；第一圆柱段与海水主管道(3)连接；第一圆锥段下端为小端，上端为大端，小端的外径与第一圆柱段外径相等，大端的外径与第二圆柱段外径相等；第二圆锥段下端为大端，上端为小端，大端外径与第二圆柱段外径相等；第三圆锥段下端为大端，上端为小端，大端外径与第二圆锥段小端外径相等，小端外径与内径相等；第三圆锥段与支管(1)连接。
3.根据权利要求2所述的核电厂海水系统管道支管与主管的连接结构，其特征在于：所述的海水主管道(3)外侧端面开有通孔，通孔的直径大于对焊转换接头(2)第一圆柱段外径2mm；对焊转换接头(2)第一圆柱段上端距海水主管道(3)外侧端面的距离为2mm，下端距海水主管道(3)内侧端面距离为10mm。
4.根据权利要求1所述的核电厂海水系统管道支管与主管的连接结构，其特征在于：所述的海水主管道(3)的内表面和第三环焊缝(6)的表面涂覆有防腐层。
5.根据权利要求1所述的核电厂海水系统管道支管与主管的连接结构，其特征在于：所述的支管(1)采用奥氏体不锈钢或镍基合金制成，对焊转换接头(2)采用ASTM B691 UNSN08367型材料制成，海水主管道(3)采用低碳钢材料制成，第一环焊缝(4)、第二环焊缝(5)和第三环焊缝(6)均采用氩气保护电弧焊，焊丝为ERNiCrMo3。
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