CN208225530U - 核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置，在流道第一主体组件和流道第二主体组件之间设置有两个垫片，垫片将流道第一主体组件和流道第二主体组件分开一间隙，且垫片将所述间隙的侧面封堵。两个垫片与流道第一主体组件和流道第二主体组件共同围成一模拟裂缝流道；流道第一主体组件和流道第二主体组件通过与垫片接触组装连接在一起，并用两组螺栓夹紧。在流道侧面增加了左垫片、右垫片，防止焊接连接造成流道侧面缝隙张开而导致的流道形状的改变，保证了试验过程中流道模拟装置能始终符合预设的流道尺寸和形状的要求。本实用新型可以通过改变垫片的厚度来调节模拟裂缝流道的张开位移，实现了模拟裂缝流道的张开位移可以调节。

Description

核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置

技术领域

本实用新型涉及流道模拟装置，具体来说涉及一种核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置。

背景技术

开展LBB(Leak-Before-Break)分析技术需要对管道裂纹泄漏率模型进行试验研究，开展核工艺管道泄漏率试验需要模拟核级管道裂纹流道，通常有管道裂纹流道和基本流道两种形式。

在核电厂核工艺管道泄漏率试验中，流道模拟装置连接在回路以外的一条旁通支路上，用来模拟核电站压力管道破裂产生的裂纹发生介质泄漏的情况。高温高压流体通过裂纹向外喷射到低压环境中，流体通过裂纹时压力迅速下降，过冷流体在裂纹内流动时发生闪蒸现象，由单相状态转变为气液两相间热力及动力不稳定的状态。而研究流体温度、压力对泄漏量的影响，以及测试裂缝内闪蒸现象都需要对裂缝内的流体温度、压力进行测量，这在实际管道试验中很难实现，需要通过可以连接压力、温度测量仪表的流道模拟装置来模拟管道泄漏。目前，泄漏率试验中采用的流道模拟装置一般有以下特征：(1)裂纹张开位移由最初试验件加工时即确定下来；(2)通过模拟裂缝流道侧面预留焊缝，将流道主体材料焊接到一体；(3)流道内表面粗糙度可以预制；(4)流道入口形状有多种形式，包括矩形、椭圆形等。

但是，已有的流道模拟装置存在以下一些弊端：(1)模拟裂缝流道侧面预留焊缝，采用焊接形式将流道主体材料焊接在一起，会导致高温高压流体造成模拟裂缝流道侧面缝隙张开而导致的流道形状改变。(2)在这些方案中，流道主体之间普遍采用了焊接连接的方式，但是在焊的过程中，高温可能会改变流道内部的几何形态，影响最终得到的试验数据的可信度；(3)而由于采用焊接，每个流道模拟装置的流道间隙长度，即模拟的裂纹张开位移(COD)，都是固定的，意味着如果试验内容中有多个不同尺寸的流道要求，就需要准备多个流道模拟装置，且不能重复利用，大大增加了试验件制造成本和人力成本；(4)在一些裂缝模拟方案中，流道主体除焊接位置以外的接触点并没有做特别处理，这些位置在高温高压环境中可能发生不能保持原有接触，造成流道几何形状的改变，甚至发生泄漏，导致整个泄漏率试验的失败。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置，以解决高温高压流体造成模拟裂缝流道侧面缝隙张开而导致的流道形状改变的问题；解决模拟裂缝流道的张开位移不能调节的问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置，其特征在于，包括流道第一主体组件和流道第二主体组件，在流道第一主体组件和流道第二主体组件之间设置有被夹在流道第一主体组件和流道第二主体组件之间的两个垫片，所述的垫片将流道第一主体组件和流道第二主体组件分开形成一个闭合间隙，且所述垫片将所述间隙的侧面封堵，所述两个垫片与流道第一主体组件和流道第二主体组件共同围成一模拟裂缝流道，所述流道第一主体组件和流道第二主体组件装配在一起，并将所述两个垫片夹紧，所述流道模拟装置确保了流道边界附近区域无焊缝。

作为优选的改进，两个垫片、流道第一主体组件和流道第二主体组件在机械载荷作用下共同围成一模拟裂缝流道，且流道第一主体组件、流道第二主体组件和两个垫片通过两个方向的机械载荷夹紧密封，机械装配载荷完全能够满足装置密封要求。

作为进一步改进，由两个垫片、流道第一主体组件和流道第二主体组件模拟的流道边界附近区域无焊缝，有效避免流道受到焊接影响。

作为进一步改进，所述流道第一主体组件和流道第二主体组件为上、下结构的流道主体组件，通过螺栓穿过流道第一主体组件和流道第二主体组件上的贯穿螺栓孔，直接连接流道第一主体组件和流道第二主体组件。

作为进一步改进，所述流道第一主体组件、流道第二主体组件、两个垫片均为对称结构。

作为进一步改进，所述流道第一主体组件为凸型组件，流道第二主体组件为卧倒状的C型组件，流道第一主体组件插入流道第二主体组件的内部，再通过螺栓将流道第一主体组件和流道第二主体组件锁紧。

作为优选的改进，流道第一主体组件和流道第二主体组件之间通过两个C形箍和螺栓锁紧。

作为进一步改进，流道第一主体组件和流道第二主体组件远离流道处在预紧载荷下进行焊接连接，流道第二主体组件为U型流道主体组件，流道第一主体组件的尺寸正好能插入流道第二主体组件的内部；所述流道第一主体组件和流道第二主体组件之间的焊接点设置在：远离模拟裂缝流道、焊接时产生的高温不会对模拟裂缝流道造成形变影响的位置。

作为进一步改进，所述垫片为下表面为平面的楔形块。或者，所述垫片为凸台结构。

作为进一步改进，所述的流道第一主体组件和流道第二主体组件均由泄漏率试验研究对象管道材料加工而成。

本实用新型在流道侧面增加了左垫片、右垫片，并通过紧固构件压紧，本实用新型各组件装配可拆卸，可以通过改变垫片的厚度来调节模拟裂缝流道的张开位移，实现了模拟裂缝流道的张开位移可以调节，可以改变流道缝隙主体组件表面的粗糙度，实现裂缝流道粗糙度的调节。本实用新型使得流道模拟装置的重复利用变成了可能，大大节省了试验的成本。螺栓连接的流道模拟装置更有利于研究不同裂纹缝隙间距对管道泄漏率的影响。

本实用新型在流道周围区域中采用机械装配为主的方式进行连接，既可以采用螺栓连接来完全替换现有的焊接，省略了在流道上焊接的过程，避免了焊接产生的高温对流道模型形态、尺寸的改变，也允许在远离流道周围的区域进行焊接安装。

本实用新型对于采用焊接方案的连接流道主体组件，使焊缝远离裂缝流道，尽可能地减小焊接的高温对裂缝流道的影响，同样在裂缝流道两侧使用垫片，避免了裂缝流道侧面缝隙产生介质泄漏的可能。

本实用新型大大提高了参数控制精度，使得泄漏率测试结果更加准确。

本实用新型的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。

附图说明

图1为实施例1中的核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置示意图。

图2为实施例2中的核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置示意图。

图3为图2的俯视图。

图4为实施例3中的核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置示意图。

图5为实施例4中的核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置示意图。

图6为实施例5中的核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置示意图。

图7为实施例7中的核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本实用新型。

实施例1

参见图1，核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置，主要包括流道第一主体组件10、流道第二主体组件11、非封闭套筒12、左垫片13、右垫片14、左压紧螺栓15、右压紧螺栓16、上压紧螺栓17。

流道第一主体组件10和流道第二主体组件11位于装置上下，其中组件10为凸台结构，组件11为六面体结构。在流道第一主体组件10和流道第二主体组件11的左右两边并排设置了多个贯穿螺栓孔，以便于通过螺栓将两组固定在一起。流道第一主体组件10和流道第二主体组件11均由泄漏率试验研究对象管道材料加工而成。

流道第一主体组件10和流道第二主体组件11相对设置，流道第一主体组件10和流道第二主体组件11的凸台相互靠近的表面为流道内表面。在流道第一主体组件10和流道第二主体组件11之间设置有被夹在流道第一主体组件10和流道第二主体组件11之间的左垫片13、右垫片14；在流道第一主体组件10和流道第二主体组件11的凸台台阶处均设置有斜面19，在左垫片13、右垫片14的内侧均设置有与流道第一主体组件10和流道第二主体组件11的斜面相对应的倾斜面20(横卧的凸台结构)。左垫片13、右垫片14有两个作用，将流道第一主体组件和流道第二主体组件分开一间隙18，用来模拟管道裂纹，并可以通过更换不同厚度的垫片，来调整裂纹的张开位移；其次是紧贴流道侧面，将间隙18的侧面封堵，与流道第一主体组件10和流道第二主体组件11共同围成一模拟裂缝流道。左紧固构件15、右紧固构件16是压紧垫片的构件，在垫片的外侧分别顶住垫片，保证垫片与流道第一主体组件10和流道第二主体组件11的交界处不会产生泄漏。锁紧螺栓17穿过螺栓孔将流道第一主体组件10和流道第二主体组件11固定连接在一起，并将两个垫片夹紧。

在本实施例中，在流道侧面设置了左垫片13、右垫片14，并通过上下和左右两个方向进行紧固构件压紧，实现了模拟装置的密封功能，保证了试验过程中流道模拟装置能始终符合预设的流道尺寸和形状的要求。可以通过改变垫片的厚度来调节模拟裂缝流道的张开位移，实现了模拟裂缝流道的张开位移可以调节。

通过螺栓将流道第一主体组件10和流道第二主体组件11固定连接在一起，不使用在流道边界进行焊接的方式来连结流道主体部分，改为在流道外部机械装配安装，替代了在流道上焊接的过程，尽可能地避免了焊接产生的高温对流道模型形态、尺寸的改变。螺栓连接的流道模拟装置，使得模拟裂缝流道的张开位移大大提高，使得一个流道模拟装置可以满足不同张开位移的流道的泄漏率试验要求，使得流道模拟装置的重复利用变成了可能，大大节省了试验的成本。螺栓连接的流道模拟装置更有利于研究不同裂纹缝隙间距对管道泄漏率的影响。

实施例2

参见图2和3，核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置，主要包括流道第一主体组件21、流道第二主体组件22、左垫片23、右垫片24、左紧固构件25、右紧固构件26、锁紧螺栓27。其中，流道第一主体组件21、左紧固构件25、右紧固构件26、锁紧螺栓27的结构与实施例1中相比，流道周围的固定方式相同，在此不再详述。

与实施例1的区别在于：采用螺栓直接贯穿流道第一组件和流道第二主体组件，直接进行机械装配，取消了实施例1中的半封闭套筒结构。

实施例3

参见图4，核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置，主要包括流道第一主体组件31、流道第二主体组件32、左垫片33、右垫片34、左紧固构件35、右紧固构件36、锁紧螺栓37。其中，流道第一主体组件31、左垫片33、右垫片34结构与实施例1中相同，在此不再详述。

与实施例1的区别在于：实施例1中采用了半封闭套筒的结构进行机械装配固定，本例中采用第二主体组件32是主管道材料加工而成的卧倒状的C型组件，作为整个装置的底座，在卧倒状的C型组件的两侧和两上臂都开有螺栓孔；流道第一主体组件31设置在流道第二主体组件32的空心部位；流道第一主体组件31的下部压在左垫片33和右垫片34上。左紧固构件35、右紧固构件36选用螺栓，用来穿过流道第二主体组件32的两侧的螺栓孔并压紧对应的垫片；锁紧螺栓37穿过流道第二主体组件32两上臂的螺栓孔，从上往下将流道第一主体组件31固定在流道第二主体组件32的空心部位内。

在本实施例中，在流道侧面增加了左垫片33、右垫片34，并通过紧固构件压紧，防止高温高压流体造成流道侧面缝隙张开而导致的流道形状的改变，保证了试验过程中流道模拟装置能始终符合预设的流道尺寸和形状的要求。可以通过改变垫片的厚度来调节模拟裂缝流道的张开位移，实现了模拟裂缝流道的张开位移可以调节。

流道第二主体组件32设置在流道第一主体组件31的外侧，通过锁紧螺栓37从上往下将流道第一主体组件31固定在流道第二主体组件32的空心部位内，省略了在流道上焊接的过程，尽可能地避免了焊接产生的高温对流道模型形态、尺寸的改变。

实施例4

参见图5，核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置，主要包括流道第一主体组件41、流道第二主体组件42、左垫片43、右垫片44、左紧固构件45、右紧固构件46、锁紧螺栓47、左锁紧块48和右锁紧块49。其中，流道第一主体组件41、左垫片43、右垫片44、左紧固构件45、右紧固构件46的结构与实施例3中相同，在此不再详述。

流道第二主体组件42为平面块状组件，左垫片43、右垫片44均为下表面为平面的楔形块。左垫片43、右垫片44被夹在流道第一主体组件41(凸台状)与流道第二主体组件42之间，且将间隙的侧面封堵，左垫片43、右垫片44与流道第一主体组件41和流道第二主体组件42共同围成一模拟裂缝流道50。

左锁紧块48和右锁紧块49均为C型块，左锁紧块48和右锁紧块49的中部和上下两端臂上分别设置有螺栓孔。左锁紧块48位于流道第一主体组件41、流道第二主体组件42的左侧，右锁紧块49位于流道第一主体组件41、流道第二主体组件42的右侧，左紧固构件45、右紧固构件46均为螺栓，其分别穿过左锁紧块48和右锁紧块49中部的螺栓孔，将左垫片43、右垫片44压紧。

四组锁紧螺栓47穿过左锁紧块48和右锁紧块49的两端臂上的螺栓孔，将流道第一主体组件41、流道第二主体组件42紧固在一起。

在流道侧面增加了左垫片43、右垫片44，并通过紧固构件压紧，防止高温高压流体造成流道侧面缝隙张开而导致的流道形状的改变，保证了试验过程中流道模拟装置能始终符合预设的流道尺寸和形状的要求。可以通过改变垫片的厚度来调节模拟裂缝流道的张开位移，实现了模拟裂缝流道的张开位移可以调节。

通过左锁紧块48、右锁紧块49和螺栓，将流道第一主体组件41和流道第二主体组件42固定连接在一起，不使用焊接方式来连结流道主体部分，改为在流道外部使用螺栓连接，省略了在流道上焊接的过程，尽可能地避免了焊接产生的高温对流道模型形态、尺寸的改变。

实施例5

参见图6，核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置，主要包括流道第一主体组件51、流道第二主体组件52、左垫片53、右垫片54、左紧固构件55、右紧固构件56。

流道第一主体组件51为凸型组件，流道第二主体组件52为两侧开有螺栓孔的U型组件，流道第一主体组件51的尺寸正好能插入流道第二主体组件52的内部；左垫片53、右垫片54的形状与流道第一主体组件51、流道第二主体组件52构成裂缝流道两侧的凹槽相符；左紧固构件55、右紧固构件56为螺栓，穿过流道第二主体组件52两侧的螺栓孔并压紧垫片。

为了使流道第一主体组件51、流道第二主体组件52固定在一起，构成一个固定的流道模拟装置，对流道第一主体组件和流道第二主体组件之间进行焊接，焊接点设置在：远离模拟裂缝流道、焊接时产生的高温不会对模拟裂缝流道造成形变影响的位置。在本实施例中，焊接点57选择在流道第一主体组件51的上端最外侧。

实施例6

与实施例5的区别在于，流道第一主体组件和流道第二主体组件的流道内表面为弧形面。

实施例7

参见图7，核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置，主要包括流道第一主体组件61、流道第二主体组件62、左垫片63、右垫片64、左紧固构件65、右紧固构件66、锁紧螺栓67、间隙68。其中，流道第一主体组件61、左垫片63、右垫片64结构的连接装配方式与实施例5中相同，在此不再详述。

与实施例5的区别在于，流道第一主体组件和流道第二主体组件上下为对称凸台，左右也为凸出对称结构。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置，其特征在于，包括流道第一主体组件和流道第二主体组件，在流道第一主体组件和流道第二主体组件之间设置有被夹在流道第一主体组件和流道第二主体组件之间的两个垫片，所述的垫片将流道第一主体组件和流道第二主体组件分开形成一个闭合间隙，且所述垫片将所述间隙的侧面封堵，所述两个垫片与流道第一主体组件和流道第二主体组件共同围成一模拟裂缝流道，所述流道第一主体组件和流道第二主体组件装配在一起，并将所述两个垫片夹紧。

2.根据权利要求1所述的核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置，其特征在于，两个垫片、流道第一主体组件和流道第二主体组件在机械载荷作用下共同围成一模拟裂缝流道，且流道第一主体组件、流道第二主体组件和两个垫片通过两个方向的机械载荷夹紧密封。

3.根据权利要求1所述的核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置，其特征在于，由两个垫片、流道第一主体组件和流道第二主体组件模拟的流道边界附近区域无焊缝。

4.根据权利要求1所述的核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置，其特征在于，所述流道第一主体组件和流道第二主体组件为上、下结构的流道主体组件，通过螺栓穿过流道第一主体组件和流道第二主体组件上的贯穿螺栓孔，直接连接流道第一主体组件和流道第二主体组件。

5.根据权利要求1所述的核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置，其特征在于，所述流道第一主体组件为凸型组件，流道第二主体组件为卧倒状的C型组件，流道第一主体组件插入流道第二主体组件的内部，再通过螺栓将流道第一主体组件和流道第二主体组件锁紧。

6.根据权利要求1所述的核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置，其特征在于，流道第一主体组件和流道第二主体组件之间通过两个C形箍和螺栓锁紧。

7.根据权利要求1所述的核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置，其特征在于，流道第一主体组件和流道第二主体组件之间通过焊接连接，流道第二主体组件为U型流道主体组件，流道第一主体组件的尺寸正好能插入流道第二主体组件的内部；所述流道第一主体组件和流道第二主体组件之间的焊接点设置在：远离模拟裂缝流道、焊接时产生的高温不会对模拟裂缝流道造成形变影响的位置。

8.根据权利要求1所述的核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置，其特征在于，所述垫片为下表面为平面的楔形块。

9.根据权利要求1所述的核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置，其特征在于，所述垫片为凸台结构。

10.根据权利要求1所述的核工艺管道泄漏率试验的流道模拟装置，其特征在于，所述的流道第一主体组件和流道第二主体组件均由泄漏率试验研究对象管道材料加工而成。