CN109580107A - 一种用于封堵凝汽器钛管管口的管塞及管塞的堵管方法 - Google Patents

Abstract

一种用于封堵凝汽器钛管管口的管塞及管塞的堵管方法，涉及汽轮机技术领域。现有的凝汽器钛管堵管技术存在的钛管堵头质量差或者封堵方式操作困难，并缺乏有效的检验手段确认钛管封堵密封性的问题。所述的管塞包括橡胶塞、盘头螺钉、第一垫圈、第二垫圈、第一螺母和密封圈；所述的橡胶塞为中空的圆筒，所述的盘头螺钉上依次套有密封圈、第一垫圈、橡胶塞、第二垫圈和第一螺母，且第一螺母与盘头螺钉螺纹连接；所述的第一垫圈的直径大于橡胶塞中心圆筒的筒径，小于或者等于橡胶塞的直径；所述的第二垫圈的直径大于钛管管口口径。本发明用于封堵钛管两端的管口。

Description

一种用于封堵凝汽器钛管管口的管塞及管塞的堵管方法

技术领域

本发明涉及汽轮机技术领域，尤其涉及一种用于封堵凝汽器钛管的管塞及堵管方法。

背景技术

凝汽器作为核电厂二回路的一个重要设备，它对汽轮机的正常经济运行起着至关重要的作用。凝汽器要求很高的气密性，核电厂凝汽器有上万根钛管(冷却管)，而核电厂凝汽器长期运行时，受运行工况影响，难以避免会出现凝汽器钛管出现泄露的问题，一旦其中某些钛管破损，就有可能使海水泄露入凝汽器汽侧，随之带入核岛蒸汽发生器二次侧，使二次侧水质变差，钠、氯离子浓度过高会导致蒸汽发生器传热管腐蚀，腐蚀严重则造成蒸汽发生器传热管破裂，使核电厂一回路带有放射性的水进入二回路，后果十分严重。凝汽器钛管的泄露，将导致核电厂汽轮机发电机组非计划停机，直接影响到核电厂的经济性和安全运行。因此，凝汽器钛管出现泄露后能否快速有效的实施处理，对于保障核电厂的安全稳定运行，最大程度的减少停机造成的经济损失，具有重要意义。

目前，凝汽器钛管出现泄漏后，都是采用将泄漏的钛管的两端端口堵住，废弃掉泄漏的钛管不用；现有的钛管堵管手段有两种，一是使用锥形尼龙堵头封堵钛管，通过外力将尼龙堵头打入钛管管孔内，以实现对泄漏钛管的封堵。但由于凝汽器长期运行，封堵的堵头受到水力冲击和振动的作用产生松动，一旦出现松动的情况，将导致凝汽器钛管再次泄露和停机。因此，该堵管技术存在不足之处，不能保证凝汽器钛管密封质量，另外，钛管在使用堵头封堵后，缺乏有效的检验手段确认钛管封堵密封性，只能在机组运行时，通过检查凝汽器的汽侧和水侧的严密性以确认钛管封堵质量，这为机组运行带来安全隐患；二是采用钛质管塞与钛管焊接方式密封，钛具有较大的化学活性，高温下钛与氢、氧、氮、碳等的亲和力很强，无保护的钛在300℃以上开始吸氢，600℃以上开始吸氧，700℃以上开始吸氮。如果采用钛质管塞与钛管焊接方式密封，钛的这种吸气作用将导致焊缝塑性、韧性下降，甚至脆化开裂，给焊接带来了很大困难，为了使焊件的高温部位免遭氢、氧、氮、碳等杂质的污染，焊接时须采取必要的保护措施，操作难度较大。

采取现有堵管技术对出现泄漏的凝汽器钛管实施封堵时，为保证钛管封堵质量，需要严格控制钛管堵管过程的每一操作环节，方能最大程度保证钛管堵管质量，这增加了质量过程控制压力，难以杜绝人为失误的隐患。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：

现有的凝汽器钛管堵管技术存在的钛管堵头质量差或者封堵方式操作困难，并缺乏有效的检验手段确认钛管封堵密封性的问题，进而提供了一种用于封堵凝汽器钛管的管塞及堵管方法。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：

所述的管塞包括橡胶塞、盘头螺钉、第一垫圈、第二垫圈、第一螺母和密封圈；所述的橡胶塞为中空的圆筒，所述的盘头螺钉上依次套有密封圈、第一垫圈、橡胶塞、第二垫圈和第一螺母，且第一螺母与盘头螺钉螺纹连接；所述的第一垫圈的直径大于橡胶塞中心圆筒的筒径，小于或者等于橡胶塞的直径；所述的第二垫圈的直径大于钛管管口口径。

本发明的有益效果是：

1、本发明利用橡胶塞的弹性，采用力矩扳手拧紧第一螺母，橡胶塞的两端受到第一垫圈和第二垫圈的挤压，从而使得橡胶塞在径向上产生膨胀，橡胶塞与钛管内径之间的间隙逐步消除，实现管塞与钛管管口的密封，避免采用焊接方式密封，保证密封质量；

2、采用真空发泡检漏装置对堵口位置进行密封性检查，使得钛管封堵的密封性可以得到提前确认，如存在问题，可继续调节第一螺母直至钛管管口不产生漏气问题，保证钛管封堵的管塞在后续机组长期运行时无松动或脱落的可能，能够有效检验管塞的质量。

附图说明

图1为管塞的整体结构示意图；

图2为管塞封堵钛管2管口的视图；

图3为本发明所用的真空发泡检漏装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案：

具体实施方式一：如图1所示：本实施方式所述的管塞包括橡胶塞1-1、盘头螺钉1-2、第一垫圈1-5、第二垫圈1-4、第一螺母1-3和密封圈1-6；所述的橡胶塞1-1为中空的圆筒，所述的盘头螺钉1-2上依次套有密封圈1-6、第一垫圈1-5、橡胶塞1-1、第二垫圈1-4和第一螺母1-3，且第一螺母1-3与盘头螺钉1-2螺纹连接；所述的第二垫圈1-4的直径大于钛管管口的口径。

所述的管塞嵌入钛管管口内，将盘头螺钉的尾端固定住，采用力矩扳手拧紧第一螺母，致使第一螺母朝向钛管管口的方向产生位移，而第二垫圈受到钛管管口的阻挡不会产生位移，橡胶塞为弹性材料，所以橡胶塞的两端会受到第一垫圈1-5和第二垫圈1-4的挤压，从而产生径向膨胀，橡胶塞与钛管2内径之间的间隙逐步消除，实现管塞与钛管管口的密封。

所述的盘头螺钉的型号为M6×50，第一螺母的型号为M6六角螺母；

所述的管塞的橡胶塞直径为20.1mm，钛管管口内径为20.5mm，橡胶塞的直径为20.2mm，第二垫圈的直径为26mm，第一垫圈的直径为18mm～20.1mm；

橡胶塞直径小于钛管管口口径，便于橡胶塞塞入钛管管口内；第二垫圈的直径大于橡胶塞直径，起到与钛管管口定位作用，以保证管塞的密封性。

具体实施方式二：如图1所示：本实施方式所述的管塞还包括一个第二螺母1-7，所述的第二螺母1-7紧挨着第一垫圈1-5螺纹连接在盘头螺钉1-2上，并处于橡胶塞1-1中心圆筒的筒内。

所述的第二螺母1-7将第一垫圈和密封圈旋紧在盘头螺钉上，保证了当旋紧第一螺母时，橡胶塞的两端会受到两个垫圈的充分挤压、膨胀，也保证了作业人员的快速装配。

其他组成及连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式所述的盘头螺钉1-2、第一垫圈1-5、第二垫圈1-4、第一螺母1-3和第二螺母1-7的材质为钛。

工业纯钛具有良好的力学性能与耐蚀性能，保证了管塞的质量要求。

其他组成及连接方式与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：本实施方式所述的密封圈的材质为聚四氟乙烯。

其他组成及连接方式与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：本实施方式所述的堵管方法，步骤如下：

步骤一：清洁，对需要封堵的钛管管口、管内和管塞进行清洁；

步骤二：封堵，将管塞嵌入到需要封堵的钛管2两端的管口位置；

步骤三：密封，将盘头螺钉的尾端固定住，采用力矩扳手拧紧管塞中的第一螺母1-3；

步骤四：教验检查，使用真空发泡检漏装置对钛管管口(堵口位置)进行密封性检查。

所述的钛管2两端胀焊在凝汽器管板101上，钛管2中间部位借助中间管板进行支撑；

所述的真空发泡检漏装置包括真空泵3-1、入口阀3-2、漏泄阀3-3、第一真空管3-41、第二真空管3-42、真空表3-5、抽气阀3-6、混合罩3-7、真空发泡剂容器3-8、蝶阀3-9及水分离器3-10；所述的混合罩3-7罩在已封堵的钛管2管口及其周围的若干未封堵的钛管2管口上，且混合罩3-7的开口端与凝汽器管板101紧密接触，真空发泡剂容器3-8通过输送管3-11及发泡剂控制阀3-12与混合罩3-7的上端连通，混合罩3-7的下端通过第一真空管3-41与水分离器3-10连通，四通管3-13的四个管口分别与第二真空管3-42的一端、真空表3-5、抽气阀3-6及水分离器3-10连接，且蝶阀3-9设置在第二真空管3-42的一端与四通管3-13之间，第二真空管3-42的另一端通过入口阀3-2与真空泵3-1连接，入口阀3-2与真空泵3-1之间还设置有漏泄阀3-3；

所述的水分离器3-10可以为两个，每个水分离器3-10的上端均设置一个真空表3-5及一个抽气阀3-6，真空表3-5及抽气阀3-6通过四通管3-13与水分离器3-10连接，第二真空管3-4的一端通过三通管3-14与两个水分离器3-10连接，三通管3-14与两个四通管3-13之间各设置一个蝶阀3-9，进行检漏操作时，使用一个水分离器3-10，第一真空管3-4的一端与一个水分离器3-10连接，将另一个水分离器3-10上端的蝶阀3-9关闭，当需要使用另一个水分离器3-10时，关闭之前使用的水分离器3-10上端的蝶阀3-9，将第一真空管3-41的一端连接到另一个水分离器3-10上，开启另一个水分离器3-10上的蝶阀3-9，即可使用；

所述的水分离器3-10可以清除空气中的液态水，避免抽真空时水进入真空泵而影响抽真空效果；

所述的入口阀3-2为单向阀，起到保护真空系统和真空泵的作用；

所述的漏泄阀3-3起到保护真空泵的作用；

所述的混合罩3-7为透明罩体，可以为圆弧形，也可以为半圆柱形，也可以为上大下小的半圆锥形；

其他组成及连接方式与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：本实施方式所述的步骤一：对需要封堵的钛管2先用纯净水冲洗干净管子内腔，待管腔干燥后再用无水乙醇清洗钛管2管口端，同时用无水乙醇清洗管塞。

清洗钛管2及管塞，保证了钛管2及管塞的密封性。

其他组成及连接方式与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：本实施方式所述的步骤二：将管塞嵌入到需要封堵的钛管2两端的管口位置后，保证第二垫圈1-4与钛管2管口的口面齐平。

第二垫圈1-4与钛管2管口的口面齐平，可以保证作业人员快速装配管塞。

其他组成及连接方式与具体实施方式五或六相同。

具体实施方式八：本实施方式所述的步骤三：采用力矩扳手拧紧管塞中第一螺母1-3的扭矩为3.61～4.19N·m。

其他组成及连接方式与具体实施方式五至七任一项相同。

具体实施方式九：本实施方式所述步骤四，利用真空发泡检漏装置对钛管2管口进行检漏的具体步骤如下：

1)、启动真空泵3-1，检查确认各组成连接部分无泄漏，并观察真空表3-5的指针读数能够保持在-0.094～-0.08MPa，确认无问题后，关闭真空泵3-1；

2)、真空发泡检查：将需要进行检漏的钛管2管口端安装上真空发泡检漏装置，将其中的一个混合罩3-7罩在钛管2上其中一个已封堵的管口及其周围的若干未封堵的钛管2管口上，使用另外一个混合罩3-7罩住钛管2上另外一个已封堵的管口；

启动真空泵3-1，将未封堵的钛管2中的空气抽出，混合罩内处于真空状态下，受外界压强的作用，钛管2两端的混合罩3-7紧紧的吸附在两端凝汽器管板101上，观察真空表3-5，当真空度达到-0.094～-0.08MPa范围内时，依次关闭蝶阀3-9和真空泵3-1，打开发泡剂控制阀3-12，使发泡剂水溶液喷涂在已封堵的管塞和钛管2管口上，保证发泡水溶液完全覆盖管塞和钛管2管口；

通过混合罩3-7观察管塞和钛管2管口处，查看是否存在泄露情况；若无发泡出现，或发泡出现但尺寸无变化，则不存在泄露的情况；若管塞和钛管2管口处出现连续发泡或发泡持续增大的情况，则此处存在泄露的问题(原因是其他完好的钛管2处于真空状态下，不会有外界空气进入，如果破损的钛管2的两端漏气，外界空气通过破损的管子的两端端口进入到混合罩内，因此会产生发泡或发泡持续增大)，发现泄漏后需将管塞取出重新安装，并需再次进行真空发泡检漏装置检漏，直至合格；

3)、真空发泡检漏完成后，打开抽气阀3-6引入空气，消除混合罩3-7内真空并取下混合罩3-7；

4)、清洗：使用无水乙醇对所封堵的钛管2管孔周围的凝汽器管板101板面及管塞端面上的发泡剂进行彻底清洗。

其他组成及连接方式与具体实施方式五至八任一项相同。

采用具体实施例论述本发明：

实施例1：其中所述的管塞的橡胶塞直径为20.1mm，钛管管口内径为20.5mm，橡胶塞的直径为20.2mm，第二垫圈的直径为26mm，第一垫圈的直径为18mm；所述的钛管为标准ASME SB338中材质Gr.2的薄壁焊接钛管；

钛管2堵管方法的步骤如下：

步骤一：清洁，对需要封堵的钛管2先用纯净水冲洗干净管子内腔，待管腔干燥后再用无水乙醇清洗钛管管口端，同时用无水乙醇清洗管塞；

步骤二：封堵，将管塞嵌入到需要封堵的钛管2两端的管口位置，并保证第二垫圈1-4与钛管管口的口面齐平；

步骤三：密封，采用力矩扳手拧紧管塞中的第一螺母1-3，扭矩为3.9N·m；

步骤四：教验，使用真空发泡检漏装置对钛管管口进行密封性检查；

1)、启动真空泵3-1，检查确认各组成连接部分无泄漏，并观察真空表3-5的指针读数能够保持在-0.094～-0.08MPa，确认无问题后，关闭真空泵3-1；

2)、真空发泡检查：将需要进行检漏的钛管2管口端安装上真空发泡检漏装置，将其中的一个混合罩3-7罩在钛管2上其中一个已封堵的管口及其周围的若干未封堵的钛管2管口上，使用另外一个混合罩3-7罩住钛管2上另外一个已封堵的管口；

启动真空泵3-1，通过真空的作用，钛管2两端的混合罩3-7紧紧的吸附在两端凝汽器管板101上，观察真空表3-5，当真空度达到-0.094～-0.08MPa范围内时，依次关闭蝶阀3-9和真空泵3-1，打开发泡剂控制阀3-12，使发泡剂水溶液喷涂在已封堵的管塞和钛管管口上，保证发泡水溶液完全覆盖管塞和钛管管口；

通过混合罩3-7观察管塞和钛管2管口处，查看是否存在泄露情况；若无发泡出现，或发泡出现但尺寸无变化，则不存在泄露的情况；若管塞和钛管2管口处出现连续发泡或发泡持续增大的情况，则此处存在泄露的问题，发现泄漏后需将管塞取出重新安装，并需再次进行真空发泡检漏装置检漏，直至合格；

3)、真空发泡检漏完成后，打开抽气阀3-6引入空气，消除混合罩3-7内真空并取下混合罩3-7；

4)、清洗：使用无水乙醇对所封堵的钛管2管孔周围的凝汽器管板101板面及管塞端面上的发泡剂进行彻底清洗。

Claims (9)

1.一种用于封堵凝汽器钛管管口的管塞，其特征在于：所述的管塞包括橡胶塞(1-1)、盘头螺钉(1-2)、第一垫圈(1-5)、第二垫圈(1-4)、第一螺母(1-3)和密封圈(1-6)；所述的橡胶塞(1-1)为中空的圆筒，所述的盘头螺钉(1-2)上依次套有密封圈(1-6)、第一垫圈(1-5)、橡胶塞(1-1)、第二垫圈(1-4)和第一螺母(1-3),且第一螺母(1-3)与盘头螺钉(1-2)螺纹连接，所述的第二垫圈(1-4)的直径大于钛管管口的口径。

2.根据权利要求1所述的管塞，其特征在于：所述的管塞还包括一个第二螺母(1-7)，所述的第二螺母(1-7)靠近第一垫圈(1-5)螺纹连接在盘头螺钉(1-2)上，并处于橡胶塞(1-1)中心圆筒的筒内。

3.根据权利要求2所述的管塞，其特征在于：所述的盘头螺钉(1-2)、第一垫圈(1-5)、第二垫圈(1-4)、第一螺母(1-3)和第二螺母(1-7)的材质为钛。

4.根据权利要求1所述的管塞，其特征在于：所述的密封圈(1-6)的材质为聚四氟乙烯。

5.利用权利要求3或4所述的管塞的堵管方法，其特征在于：所述的堵管方法的步骤如下：

步骤一：清洁，对需要封堵的钛管管口、管内和管塞进行清洁；

步骤二：封堵，将管塞嵌入到需要封堵的钛管(2)两端的管口位置；

步骤三：密封，将盘头螺钉的尾端固定住，采用力矩扳手拧紧管塞中的第一螺母(1-3)；

步骤四：教验检查，使用真空发泡检漏装置对钛管管口进行密封性检查。

6.根据权利要求5所述的堵管方法，其特征在于：所述的步骤一：对需要封堵的钛管先用纯净水冲洗干净管子内腔，待管腔干燥后再用无水乙醇清洗钛管管口端，同时用无水乙醇清洗管塞。

7.根据权利要求5所述的堵管方法，其特征在于：所述的步骤二：将管塞嵌入到需要封堵的钛管两端的管口位置后，保证第二垫圈(1-4)与钛管管口的口面齐平。

8.根据权利要求5所述的堵管方法，其特征在于：所述的步骤三：采用力矩扳手拧紧管塞中的第一螺母(1-3)的扭矩为3.61～4.19N·m。

9.根据权利要求5所述的堵管方法，其特征在于：所述的步骤四：利用真空发泡检漏装置对钛管管口进行检漏的具体步骤如下：

1)启动真空泵(3-1)，检查确认各组成连接部分无泄漏，并观察真空表(3-5)指针读数处于-0.094～-0.08MPa，确认无问题后，关闭真空泵(3-1)；

2)真空发泡检查：将需要进行检漏的钛管管口端安装上真空发泡检漏装置，将其中的一个混合罩(3-7)罩在钛管上其中一个已封堵的管口及其周围的若干未封堵的钛管管口上，使用另外一个混合罩(3-7)罩住钛管上另外一个已封堵的管口；

启动真空泵(3-1)，观察真空表(3-5)，当真空度达到-0.094～-0.08MPa范围内时，依次关闭蝶阀(3-9)和真空泵(3-1)，打开发泡剂控制阀(3-12)，使发泡剂水溶液喷涂在已封堵的管塞和钛管管口上，保证发泡水溶液完全覆盖管塞和钛管管口；

通过混合罩(3-7)观察管塞和钛管管口处，查看是否存在泄露情况；

3)真空发泡检漏完成后，打开抽气阀(3-6)引入空气，消除混合罩(3-7)内真空并取下混合罩(3-7)；

4)清洗：使用无水乙醇对所封堵的钛管管孔周围的凝汽器管板(101)板面及管塞端面上的发泡剂进行彻底清洗。