CN212122030U

CN212122030U - 核主泵试验台主回路

Info

Publication number: CN212122030U
Application number: CN202020049958.0U
Authority: CN
Inventors: 胡益鑫; 程教杨; 章煜君
Original assignee: China United Engineering Corp Ltd
Current assignee: China United Engineering Corp Ltd
Priority date: 2020-01-10
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2020-12-11
Anticipated expiration: 2030-01-10

Abstract

本实用新型提供一种核主泵试验台主回路，成本低，使管道拥有良好的力学性能及热力学性能。在直管、三通、异径接头这三种管件内壁均堆焊有309MoL不锈钢层和347不锈钢层；在弯头内壁堆焊有一层镍基合金层；直管、弯头、三通和异径接头这四种部件中，焊接在一起的两个部件内壁堆焊层都是不锈钢的，内壁处焊缝堆焊有309MoL不锈钢层和347不锈钢层，焊接在一起的两个部件堆焊层中有是镍基合金层的，内壁处焊缝堆焊有一层镍基合金层作为过渡层，并在该过渡层上堆焊有一层以上镍基合金层作为面层；主管道与主泵泵壳之间的焊缝、主管道与主流量计之间的焊缝分为两层镍基合金层；主管道与主调节阀之间的焊缝分为三层镍基合金层。

Description

核主泵试验台主回路

技术领域

本实用新型涉及一种核主泵试验台主回路，主要用于CAP1400核主泵试验台主回路中。

背景技术

我国的核电技术不断发展，已经在AP1000技术基础上消化创新形成了我国具有完全自主知识产权的三代核电技术CAP1400。CAP1400核主泵试验台的设计建造是一项复杂的技术工作，其中试验回路系统的设计尤为重要。CAP1400核主泵试验台主回路系统如图1和图2所示，包括主管道、主泵泵壳5、主流量计6、主调节阀7，主管道包括直管1、弯头2、三通3和异径接头4这四种类型的部件，主泵泵壳5、主流量计6和主调节阀7与主管道焊接固定，直管1、弯头2、三通3和异径接头4焊接固定在一起。主管道以核主泵为基点，形成一个闭环测试回路。主管道在核泵出口处由三通3分为两路，经两组主调节阀7及一个三通3后合为一路，在二层流量测量段又由三通3分为两路，经两组主流量计6后再次汇合为一根管路，与核泵进口连接，形成完整的主管道系统。管道主要规格为DN800~DN1000，管道壁厚40~112mm不等。

由于试验台高温高压特性以及管道清洁需要，试验回路与介质相接触的部分需采用不锈钢，由于不锈钢管道厚度大，如果全部采用不锈钢，主管道重量几乎增加一倍，而且不锈钢管道成本太高，管道系统的投资将大大增加。目前也有主管道的材质为WB36的方案，WB36具有很高的屈服和抗拉强度值， WB36室温下的力学性能，最小屈服强度为440MPa，抗拉强度为610~780MPa，力学性能非常符合试验台主回路的设计要求，但是若试验主管道全部采用WB36，去离子水作为试验介质会对管道造成腐蚀，引起介质污染，为了防止损坏被试验的核电主泵，在介质用水排空一段时间后，需要对试验回路进行一次钝化处理，每次钝化需要3周时间，虽然较不锈钢管道降低了成本，但钝化成本以及所耗费的时间引起的时间成本也非常大。

申请号为2016100320935的中国专利也公开了一种类似的核电主泵试验装置，其回路主管道采用WB36材质，在回路主管道的内部堆焊不锈钢材质，但是其具体堆焊结构以及堆焊方法没有公开。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的核主泵试验台主回路，成本低，使管道拥有良好的力学性能及热力学性能。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种核主泵试验台主回路，包括主管道、主泵泵壳、主流量计和主调节阀，主管道材质为WB36合金钢，其包括直管、弯头、三通和异径接头这四种类型的部件，主泵泵壳、主流量计和主调节阀与主管道焊接固定，直管、弯头、三通和异径接头焊接固定在一起；其特征在于：在直管、三通、异径接头这三种管件内壁均堆焊有一层309MoL不锈钢层作为过渡层，并在该过渡层上再堆焊有一层347不锈钢层作为面层；在弯头内壁堆焊有一层镍基合金层作为面层；直管、弯头、三通和异径接头这四种部件中，焊接在一起的两个部件内壁堆焊层都是不锈钢的，内壁处焊缝堆焊有一层309MoL不锈钢层作为过渡层，并在该过渡层上堆焊有一层以上347不锈钢层作为面层；焊接在一起的两个部件堆焊层中有是镍基合金层的，内壁处焊缝堆焊有一层镍基合金层作为过渡层，并在该过渡层上堆焊有一层以上镍基合金层作为面层；主管道与主泵泵壳之间的焊缝分为两层，第一层为镍基合金层，该镍基合金层堆焊在主管道对接面上，另一层也为镍基合金层，该镍基合金层位于第一层镍基合金层与主泵泵壳对接面之间；主管道与主流量计之间的焊缝分为两层，第一层为镍基合金层，该镍基合金层堆焊在主管道对接面上，另一层也为镍基合金层，该镍基合金层位于第一层镍基合金层与主流量计对接面之间；主管道与主调节阀之间的焊缝分为三层，第一层为镍基合金层，该镍基合金层堆焊在主管道对接面上，第二层也为镍基合金层，该镍基合金层堆焊在主调节阀对接面上，第三层也为镍基合金层，该镍基合金层位于第一层镍基合金层与第二层镍基合金层之间。

本实用新型在主管道上骑焊有凸台，凸台用于与高压辅助回路管道连接。

本实用新型所述的凸台材质为WB36。

本实用新型所述的弯头内壁的面层厚度为2.5～3.5mm。

本实用新型所述的弯头内壁的面层厚度为3mm。

本实用新型所述的直管、三通、异径接头这三种管件内壁中，过渡层和面层厚度均有1.6mm。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：本实用新型基于背景技术中两种主管道的形式特点，采用了母材为WB36合金钢内壁堆焊不锈钢的结构，能够有效保障管道系统的安全稳定运行，同时，相比于传统的全不锈钢管道系统，本实用新型由于其母材综合机械性能好，使管道拥有良好的力学性能及热力学性能，不但大大地减轻管道系统重量，同时也相应的减轻钢结构重量，简化配套设备，降低制造成本。同时，针对主管道内不同材料之间的焊接要求，通过多次试焊以及工艺评定，针对不同类型的焊缝，采用了新型的对接焊焊缝结构，使不同材料管道对接焊缝的性能达到最优。

附图说明

图1是本实用新型CAP1400核主泵试验台试验主回路的结构示意图。

图2是图1的A向的结构示意图。

图3是本实用新型直管与弯头连接的结构示意图。

图4是本实用新型两根直管连接的结构示意图。

图5是本实用新型主管道与高压辅助回路管道环缝对接焊后的结构示意图。

图6是本实用新型直管、异径接头、主泵泵壳连接的结构示意图。

图7是本实用新型主管道与主流量计连接的结构示意图。

图8是本实用新型主管道与主调节阀连接的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

参见图1-图8，本实施例所述的CAP1400核主泵试验台主回路系统，包括主管道、主泵泵壳5、主流量计6、主调节阀7，主管道包括直管1、弯头2、三通3和异径接头4这四种类型的部件，主泵泵壳5、主流量计6和主调节阀7与主管道焊接固定，直管1、弯头2、三通3和异径接头4焊接固定在一起组成主管道。主管道材质为WB36合金钢，

在直管1、三通3、异径接头4这三种管件内壁均堆焊有一层1.6mm厚的309MoL不锈钢层8作为过渡层，并在该过渡层上再堆焊有一层1.6mm厚的347不锈钢层9作为面层。

在弯头2内壁堆焊有一层2.5～3.5mm厚的镍基合金层10作为面层。

直管1、弯头2、三通3和异径接头4这四种部件中，焊接在一起的两个部件内壁堆焊层都是不锈钢的，即焊接在一起的两个部件是直管1、三通3、异径接头4的，内壁处焊缝堆焊有一层1.6mm厚的309MoL不锈钢层8作为过渡层，并再在该过渡层上堆焊有一层以上1.6mm厚的347不锈钢层9作为面层；焊接在一起的两个部件堆焊层中有是镍基合金层10的，即焊接在一起的两个部件其中一个是弯头2，内壁处焊缝堆焊有一层镍基合金层10作为过渡层，并再在该过渡层上堆焊有一层以上镍基合金层10作为面层。

主管道与主泵泵壳5之间的焊缝分为两层，第一层为厚度为6mm镍基合金层10，该镍基合金层10堆焊在主管道对接面上，另一层也为镍基合金层10，该镍基合金层10位于第一层镍基合金层10与主泵泵壳5对接面之间，将主管道与主泵泵壳5固定在一起。

主管道与主流量计6之间的焊缝分为两层，第一层为厚度为6mm镍基合金层10，该镍基合金层10堆焊在主管道对接面上，另一层也为镍基合金层10，该镍基合金层10位于第一层镍基合金层10与主流量计6对接面之间，将主管道与主流量计6固定在一起。

主管道与主调节阀7之间的焊缝分为三层，第一层为镍基合金层10，该镍基合金层10堆焊在主管道对接面上，第二层也为镍基合金层10，该镍基合金层10堆焊在主调节阀对接面上，第一层也为镍基合金层10，该镍基合金层10位于第一层镍基合金层10与第二层镍基合金层10之间，将主管道与主调节阀7固定在一起。

在主管道上骑焊有材质为WB36的凸台12，凸台12用于与高压辅助回路管道11连接。

本实用新型的焊接方法包括如下过程：

A、对主管道内壁堆焊不锈钢，过程为：

主管道的内壁堆焊工作在管道制造工厂完成。若采用通常埋弧焊和带极堆焊等方法，焊接厚度太大，不能满足要求，因此需要针对主回路的不同规格种类的管道部件，采用不同的焊接方法和焊接材料来完成这项工作。

1、直管1、三通3、异径接头4这三种管件内壁堆焊不锈钢过程为：（1）管件内壁除锈；（2）将管件内壁预热到120℃～150℃；（3）在管件内壁堆焊一层1.6mm厚的309MoL不锈钢层8作为过渡层；（4）过渡层冷却后进行PT检验；（5）在过渡层上再堆焊一层1.6mm厚347不锈钢层9作为面层；（6）面层冷却后进行PT检验；（7）面层打磨；（8）堆焊层热处理以消除焊接应力；（9）堆焊层PT检验；（10）面层表面进行喷玻璃珠处理，去除热处理表面氧化层。

由于347不锈钢层9不能直接堆焊在WB36合金钢上，因此在347不锈钢层9层和直管1内壁之间先堆焊一层309MoL不锈钢层8作为过渡层。

三通3、异径接头4采用机器自动TIG焊，直管1采用机器自动MIG焊。

2、弯头2内壁堆焊不锈钢过程为：（1）弯头2内壁除锈；（2）将弯头2内壁预热到120℃～150℃；（3）在弯头2内壁堆焊一层2.5～3.5mm厚的镍基合金层10作为面层，优选的，面层厚度为3mm；（4）面层冷却后进行PT检验；（5）面层打磨；（6）堆焊层热处理以消除焊接应力；（7）堆焊层PT检验；（8）面层表面进行喷玻璃珠处理，去除热处理表面氧化层。

弯头2由于重量超过自动焊接机器承载能力，可以采用手工焊接。

B、主管道各部件、设备用环缝对接焊进行连接，过程为；

1、主管道各部件环缝对接焊过程：

（1）焊缝周围预热到120℃～150℃；（2）用TIG焊打底焊；（3）焊缝满焊；（4）焊缝热处理；（5）管道内壁处焊缝打磨；（6）焊缝PT检验；（7）焊缝预热到120℃～150℃；（8）对接主管道部件堆焊层都是不锈钢的，管道内壁处焊缝堆焊一层1.6mm厚的309MoL不锈钢层8作为过渡层，过渡层冷却后进行PT检验，再在过渡层上再堆焊一层以上1.6mm厚347不锈钢层9作为面层；对接主管道部件堆焊层中有是镍基合金层的，管道内壁处焊缝先堆焊一层镍基合金层作为过渡层，过渡层冷却后进行PT检验，再在过渡层上堆焊一层以上镍基合金层作为面层；（9）面层冷却后进行PT检验；（10）堆焊层热处理以消除焊接应力；（11）堆焊层和焊缝打磨；（12）堆焊层PT检验；（13）UT/RT焊缝检验。

2、主管道与主泵泵壳环缝对接焊过程：

主泵泵壳5材料为奥氏体不锈钢304L，与主管道对接。由于是异种材料对接，需要在主管道对接面先堆焊一层厚度为6mm镍基合金层10，对镍基合金层10经PT检验和退火温度为580-620℃的去应力退火处理后，再用镍基合金焊材进行环缝对接焊。焊缝不需要退火处理。

3、主管道与主流量计环缝对接焊过程：

主流量计6材料为奥氏体不锈钢304L，与主管道对接。由于是异种材料对接，需要在主管道对接面先堆焊一层厚度为6mm镍基合金层10，对镍基合金层10经PT检验和退火温度为580-620℃的去应力退火处理后，再用镍基合金焊材进行环缝对接焊。焊缝不需要退火处理。

4、主管道与主调节阀环缝对接焊过程：

主调节阀7材料为SA351，与主管道对接，如果直接焊接，预热温度需达到其材料要求，高达690℃，但此温度不适用于不锈钢，所以，首先需在主调节阀7的对接面和主管道对接面上分别用牌号为INCONEL152M的镍基合金焊材堆焊一层，预热温度为120℃～150℃，对接面堆焊完成后，对主管道堆焊层及其主调节阀7堆焊层进行550℃恒温2小时热处理后，再用镍基合金焊材将主管道堆焊层和主调节阀7堆焊层进行环缝对接焊。

5、主管道与高压辅助回路管道环缝对接焊过程：

在主管道和高压辅助回路管道11之间，设有一个材质为WB36的凸台12，凸台12骑焊在主管道上，凸台12与高压辅助回路管道11连接时，凸台12与高压辅助回路管道11连接的对接面上堆焊一层厚度为6mm镍基合金层10，对镍基合金层10经PT检验和退火温度为580-620℃的去应力退火处理后，再用镍基合金焊材与高压辅助管道8进行环缝对接焊。焊缝不需要退火处理。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种核主泵试验台主回路，包括主管道、主泵泵壳、主流量计和主调节阀，主管道材质为WB36合金钢，其包括直管、弯头、三通和异径接头这四种类型的部件，主泵泵壳、主流量计和主调节阀与主管道焊接固定，直管、弯头、三通和异径接头焊接固定在一起；其特征在于：在直管、三通、异径接头这三种管件内壁均堆焊有一层309MoL不锈钢层作为过渡层，并在该过渡层上再堆焊有一层347不锈钢层作为面层；在弯头内壁堆焊有一层镍基合金层作为面层；直管、弯头、三通和异径接头这四种部件中，焊接在一起的两个部件内壁堆焊层都是不锈钢的，内壁处焊缝堆焊有一层309MoL不锈钢层作为过渡层，并在该过渡层上堆焊有一层以上347不锈钢层作为面层，焊接在一起的两个部件堆焊层中有是镍基合金层的，内壁处焊缝堆焊有一层镍基合金层作为过渡层，并在该过渡层上堆焊有一层以上镍基合金层作为面层；主管道与主泵泵壳之间的焊缝分为两层，第一层为镍基合金层，该镍基合金层堆焊在主管道对接面上，另一层也为镍基合金层，该镍基合金层位于第一层镍基合金层与主泵泵壳对接面之间；主管道与主流量计之间的焊缝分为两层，第一层为镍基合金层，该镍基合金层堆焊在主管道对接面上，另一层也为镍基合金层，该镍基合金层位于第一层镍基合金层与主流量计对接面之间；主管道与主调节阀之间的焊缝分为三层，第一层为镍基合金层，该镍基合金层堆焊在主管道对接面上，第二层也为镍基合金层，该镍基合金层堆焊在主调节阀对接面上，第三层也为镍基合金层，该镍基合金层位于第一层镍基合金层与第二层镍基合金层之间。

2.根据权利要求1所述的核主泵试验台主回路，其特征在于：在主管道上骑焊有凸台，凸台用于与高压辅助回路管道连接。

3.根据权利要求2所述的核主泵试验台主回路，其特征在于：所述的凸台材质为WB36。

4.根据权利要求1所述的核主泵试验台主回路，其特征在于：所述的弯头内壁的面层厚度为2.5～3.5mm。

5.根据权利要求4所述的核主泵试验台主回路，其特征在于：所述的弯头内壁的面层厚度为3mm。

6.根据权利要求1所述的核主泵试验台主回路，其特征在于：所述的直管、三通、异径接头这三种管件内壁中，过渡层和面层厚度均有1.6mm。