CN107464587A - 核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的系统及方法，包括核电蒸汽发生器与通风系统，核电蒸汽发生器包括下封头、管板、下筒体与锥筒体，下筒体内设有中空的套筒，下筒体与套筒之间围成间隔，下筒体上靠近管板的一侧设有若干手孔，锥筒体的大端设有末端工装，末端工装的中心区域设有至少一个第一法兰，第一法兰通过套管与套筒连通，末端工装的边缘区域均匀设有若干第二法兰，各第二法兰分别与间隔连通，通风系统包括第一风机、第二风机、第三风机，第一风机通过各手孔与下筒体连通，第二风机通过第一法兰与套筒连通，第三风机通过各第二法兰与间隔连通。本发明适用于多种核电蒸汽发生器。本发明应用于换热管凹痕预防领域。

Description

核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的系统及方法

技术领域

本发明涉及换热管凹痕预防的系统及方法，特别是涉及核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的系统及方法。

背景技术

核电蒸汽发生器的制造的过程中，在最终装配后要进行局部热处理，在所述局部热处理过程中，会由于蒸汽发生器内部部件的受热不均，导致不同程度的热膨胀变形，当管子支承板变形时会损坏与之接触的U形传热管，从而使得U形管产生凹痕等缺陷，造成U形管的永久变形。

蒸汽发生器重量数百吨，U形传热管数量可达一万余根，十块管子支承板，与管子支承板接触的管子区域超过两万个，局部热处理时蒸汽发生器零部件膨胀不一致，且蒸汽发生器内部温度分布不均匀，要保证所有位置都不产生U形传热管凹痕，并能够通过测量进行验证，制造过程存在极大难度，在现有技术中尚无恰当的预防系统或方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的系统。

本发明所采用的技术方案是：核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的系统，包括核电蒸汽发生器与通风系统，所述核电蒸汽发生器包括依次相连的下封头、管板、下筒体以及锥筒体，所述下筒体内设有中空的套筒，所述下筒体与套筒之间围成能够通气的间隔，所述套筒内设有管束组件，所述管束组件包括管子支承板、传热管以及定距螺杆，所述定距螺杆与管子支承板相对固定并与管板相连，所述下筒体上靠近管板的一侧设有若干手孔，所述锥筒体的小端与下筒体固定相连，大端连接设有末端工装，所述末端工装的中心区域设有至少一个第一法兰，第一法兰通过套管与套筒连通，所述末端工装的边缘区域均匀设有若干第二法兰，各第二法兰分别与间隔连通，所述通风系统包括第一风机、第二风机、第三风机，所述第一风机上设有空气加热装置，所述第一风机通过各手孔与下筒体连通，所述第二风机通过第一法兰与套筒连通，所述第三风机通过各第二法兰与间隔连通。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一风机、第二风机、第三风机上分别设有过滤器。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括温度检测系统与倾斜角测量系统，所述温度检测系统能够检测出套筒内部的温度分布，所述倾斜角测量系统能够检测管子支承板的倾斜度。

作为上述技术方案的进一步改进，所述下筒体上靠近管板的一侧设有四个手孔，四个手孔呈“十”字结构分布在套筒上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一风机通过四个第一通风管与四个手孔相连，各第一通风管上分别设有第一通风控制阀与第一出风管，所述第一通风控制阀位于对应第一通风管与第一风机之间，所述第一出风管上设有第一出风控制阀。

作为上述技术方案的进一步改进，所述末端工装的中心区域设有一个或两个第一法兰，所述第二风机通过第二通风管与第一法兰相连，第二通风管上设有第二通风控制阀与第二出风管，所述第二通风控制阀位于第二通风管与第二风机之间，所述第二出风管上设有第二出风控制阀。

本发明还提供一种核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的方法，采用上述核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的系统，对管板与下封头连接的焊缝位置进行局部热处理，包括以下步骤：

a.局部热处理加热阶段与保温阶段，开启各第一通风控制阀并关闭各第一出风控制阀，开启第二出风控制阀并关闭第二通风控制阀，开启第一风机与第三风机，关闭第二风机；

b.局部热处理冷却阶段，除了保持与位于最下方的手孔连接的第一通风管上的第一通风控制阀开启和第一出风控制阀关闭之外，关闭其余3个第一通风管上的第一通风控制阀，开启对应3个第一通风管上的第一出风控制阀，关闭第二出风控制阀并开启第二通风控制阀，启动第一风机、第二风机以及第三风机。

作为上述技术方案的进一步改进，通过倾斜角测量系统检测管子支承板在局部热处理过程中的倾斜度。

作为上述技术方案的进一步改进，通过调节第一风机、第二风机、第三风机的频率控制管子支承板在局部热处理过程中的倾斜度。

本发明的有益效果：本发明通过通风系统的特定结构设置使得本装置能够应用于多种不同型号的核电蒸汽发生器，同时利用增设的末端工装，并通过法兰连接风机管道，有效的避免了采用临时管道固定方式可能引起的管道松动或管道飞离设备本体的风险。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

图1是核电蒸汽发生器结构示意图；

图2是传热管与管子支承板接触关系图；

图3是末端工装结构示意图；

图4是核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的系统结构示意图；

图5是步骤a送风系统图；

图6是步骤b送风系统图。

具体实施方式

如图1所示的核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的系统，包括核电蒸汽发生器与通风系统，核电蒸汽发生器包括依次相连的下封头11、管板12、下筒体13以及锥筒体14，下筒体13内设有中空的套筒15，下筒体13与套筒15之间围成能够通气的间隔16，套筒15内设有管束组件，管束组件包括管子支承板151、传热管152以及定距螺杆153，定距螺杆153与管子支承板151相对固定并与管板12相连。

当对管板12与下封头11连接的焊缝位置进行环缝局部热处理时，由于受到热传导作用，管板12在径向上出现温度梯度分布，管板12朝着下封头11一侧产生弓形变形，进而带动定距螺杆153将管子支承板151的中心拉向管板12，使得管子支承板151在边缘处出现较大的弯曲变形。而且当在局部热处理加热阶段受热，且在冷却阶段未能足够快的冷却时，不同位置的定距螺杆153的温度差异也可能引起管子支承板151的弯曲变形，当管子支承板151弯曲转角足够大时，传热管152与管子支承板151的孔间间隙将闭合，即图2所示，转角进一步的增加将导致传热管152局部应力高于材料屈服强度，产生凹痕损伤。

参考图3与图4，下筒体13上靠近管板12的一侧设有若干手孔17，锥筒体14一端为大端，另一端为小端，锥筒体14的小端与下筒体13固定相连，大端连接设有末端工装2，末端工装2与锥筒体14通过连接螺栓固定相连，末端工装2的中心区域设有至少一个第一法兰21，第一法兰21通过套管与套筒15连通，末端工装2的边缘区域均匀设有若干第二法兰22，各第二法兰22分别与间隔16连通，通风系统包括第一风机31、第二风机32、第三风机33，第一风机31上设有空气加热装置34，第一风机31通过各手孔17与下筒体13连通，第二风机32通过第一法兰21与套筒15连通，第三风机33通过各第二法兰22与间隔16连通。当对管板12与下封头11连接的焊缝位置进行环缝局部热处理时，通过第一风机31对下筒体13内部吹入热风，第三风机33对间隔16吹入冷风。

优选的，第一风机31、第二风机32、第三风机33上分别设有过滤器，有效的防止将异物吹到蒸汽发生器中，在安装风机的过程中，风机进气口距离地面的高度保持在0.5m以上，防止吸入异物。

优选的，还包括并未图示的温度检测系统与倾斜角测量系统，温度检测系统能够检测出下筒体13内部的温度分布，倾斜角测量系统能够检测出管子支承板的倾斜度。考虑到蒸汽发生器套筒15内管束组件空间受限，只能将倾斜角测量设备安装在最靠近锥筒体14的一块管子支承板上。工作人员通过温度检测系统与倾斜角测量系统反馈出来的数据能够及时地调整第一风机31、第二风机32、第三风机33的工作频率。

优选的，下筒体13上靠近管板12的一侧设有四个手孔17，四个手孔17呈“十”字结构分布在下筒体13上，采用四个手孔17能够分散第一风机31工作时的风量，降低了风速，减少了风阻，提高了风机的使用效率，降低了对风机风压的要求和工作成本。

优选的，第一风机31通过四个第一通风管311与四个手孔17相连，各第一通风管311上分别设有第一通风控制阀312与第一出风管313，第一通风控制阀312位于对应第一通风管与第一风机31之间，第一出风管313上设有第一出风控制阀314。

优选的，末端工装2的中心区域设有一个或两个第一法兰21，第二风机32通过第二通风管321与第一法兰21相连，第二通风管321上设有第二通风控制阀322与第二出风管323，第二通风控制阀322位于第二出风管323与第二风机32之间，第二出风管323上设有第二出风控制阀324。

本实施例中的第一通风控制阀312、第一出风控制阀314、第二通风控制阀322、第二出风控制阀324均采用蝶阀。

参考图4-6，本实施例还提供一种核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的方法，采用上述核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的系统，对管板12与下封头11连接的焊缝位置进行局部热处理，包括以下步骤：

a.局部热处理加热阶段与保温阶段，开启各第一通风控制阀312并关闭各第一出风控制阀314，开启第二出风控制阀324并关闭第二通风控制阀322，开启第一风机31与第三风机33，关闭第二风机32；

b.局部热处理冷却阶段，除了保持与位于最下方的手孔连接的第一通风管上的第一通风控制阀开启和第一出风控制阀关闭之外，关闭其余3个第一通风管上的第一通风控制阀，开启对应3个第一通风管上的第一出风控制阀，关闭第二出风控制阀324并开启第二通风控制阀322，启动第一风机31、第二风机32以及第三风机33。

步骤a中，参考图4与图5，第三风机33出口分为12根导管，分别接入末端工装2边缘的12个第二法兰22，并向间隔16内吹入冷风；第一风机31的风通过加热器加热后由四根第一通风管311通入下筒体13内，第三风机33的冷风与第一风机31的热风汇合后形成混合风后经过通过套筒15以及第二风机32的第二出风管323排出，混合风对管板12靠近手孔17一侧的表面以及混合风流动路径上的定距螺杆153起到一定的加热效果。

步骤b中，参考图4与图6，第三风机33出口分为12根导管，分别接入末端工装2边缘的12个第二法兰22，并向间隔16内吹入冷风；第一风机31关闭至少一个第一通风管上的第一通风控制阀，开启对应第一通风管上的第一出风控制阀；第一风机31、第二风机32与第三风机33的风最终由未关闭第一通风控制阀的第一通风管排出。

优选的，通过倾斜角测量系统检测管子支承板151在局部热处理过程中的倾斜度，通过调节第一风机31、第二风机32、第三风机33的频率控制管子支承板151在局部热处理过程中的倾斜度，工作人员通过观测倾斜角测试系统反馈的情况及时风机的效率进行调整。

步骤a中，在局部热处理加热过程中，当管子支承板151中部的转角迅速增加时，本实施例中为超过0.3°时，即说明蒸汽发生器管板12的温度过低，需要通过调节空气加热装置34使得第一风机31吹出的热风温度升高以控制管子支承板151的转角不再快速增加，如仍不可控制转角增加，则降低第三风机33的频率，增加第一风机的频率及出口温度，如仍不可控制转角增加，则降低局部热处理的工作温度，如仍不可控制转角增加，接近许用转角0.75°时，则立即停止局部热处理。

步骤a中，在局部热处理加热过程中，当管子支承板151一个端部的转角迅速增加时，即说明热空气在蒸汽发生器的对应端部聚集，需要关闭对应端的第一通风控制阀，并提高第三风机33的效率，适当降低蒸汽发生器内的温度。

步骤b中，在局部热处理冷却阶段，当局部热处理温度降低至150℃以下，而且管子支承板151的转角减小至0.2°以下且无继续上升的趋势时，需将第一风机31的出口温度降低至常温，即关闭空气加热装置34，待空气加热装置34充分冷却后，逐渐关停所有风机。

当然，本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的系统，其特征在于：包括核电蒸汽发生器与通风系统，所述核电蒸汽发生器包括依次相连的下封头(11)、管板(12)、下筒体(13)以及锥筒体(14)，所述下筒体(13)内设有中空的套筒(15)，所述下筒体(13)与套筒(15)之间围成能够通气的间隔(16)，所述套筒(15)内设有管束组件，所述管束组件包括管子支承板(151)、传热管(152)以及定距螺杆(153)，所述定距螺杆(153)与管子支承板(151)相对固定并与管板(12)相连，所述下筒体(13)上靠近管板(12)的一侧设有若干手孔(17)，所述锥筒体(14)的小端与下筒体(13)固定相连，大端连接设有末端工装(2)，所述末端工装(2)的中心区域设有至少一个第一法兰(21)，第一法兰(21)通过套管与套筒(15)连通，所述末端工装(2)的边缘区域均匀设有若干第二法兰(22)，各第二法兰分别与间隔(16)连通，所述通风系统包括第一风机(31)、第二风机(32)、第三风机(33)，所述第一风机(31)上设有空气加热装置(34)，所述第一风机(31)通过各手孔与下筒体(13)连通，所述第二风机(32)通过第一法兰(21)与套筒(15)连通，所述第三风机(33)通过各第二法兰与间隔(16)连通。

2.根据权利要求1所述核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的系统，其特征在于：所述第一风机(31)、第二风机(32)、第三风机(33)上分别设有过滤器。

3.根据权利要求2所述核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的系统，其特征在于：还包括温度检测系统与倾斜角测量系统，所述温度检测系统能够检测出下筒体(13)内部的温度分布，所述倾斜角测量系统能够检测出管子支承板(151)的倾斜度。

4.根据权利要求3所述核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的系统，其特征在于：所述下筒体(13)上靠近管板(12)的一侧设有四个手孔(17)，四个手孔(17)呈“十”字结构分布在下筒体(13)上。

5.根据权利要求4所述核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的系统，其特征在于：所述第一风机(31)通过四个第一通风管(311)与四个手孔(17)相连，各第一通风管上分别设有第一通风控制阀(312)与第一出风管(313)，所述第一通风控制阀(312)位于对应第一通风管与第一风机(31)之间，所述第一出风管(313)上设有第一出风控制阀(314)。

6.根据权利要求5所述核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的系统，其特征在于：所述末端工装(2)的中心区域设有一个或两个第一法兰，所述第二风机(32)通过第二通风管(321)与第一法兰(21)相连，第二通风管(321)上设有第二通风控制阀(322)与第二出风管(323)，所述第二通风控制阀(322)位于第二通风管(321)与第二风机(32)之间，所述第二出风管(323)上设有第二出风控制阀(324)。

7.核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的方法，其特征在于：采用权利要求1至6任一项所述核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的系统，对管板(12)与下封头(11)连接的焊缝位置进行局部热处理，包括以下步骤：

a.局部热处理加热阶段与保温阶段，开启各第一通风控制阀并关闭各第一出风控制阀，开启第二出风控制阀(324)并关闭第二通风控制阀(322)，开启第一风机(31)与第三风机(33)，关闭第二风机(32)；

b.局部热处理冷却阶段，除了保持与位于最下方的手孔连接的第一通风管上的第一通风控制阀开启和第一出风控制阀关闭之外，关闭其余三个第一通风管上的第一通风控制阀，开启对应三个第一通风管上的第一出风控制阀，关闭第二出风控制阀(324)并开启第二通风控制阀(322)，启动第一风机(31)、第二风机(32)以及第三风机(33)。

8.根据权利要求7所述核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的方法，其特征在于：通过倾斜角测量系统检测管子支承板(151)在局部热处理过程中的倾斜度。

9.根据权利要求8所述核电蒸汽发生器局部热处理防止传热管凹痕的方法，其特征在于：通过调节第一风机(31)、第二风机(32)、第三风机(33)的频率控制管子支承板(151)在局部热处理过程中的倾斜度。