DE1114677B

DE1114677B - Welded passage of a pipe through the walls of a double-walled container

Info

Publication number: DE1114677B
Application number: DEV16561A
Authority: DE
Original assignee: Vereinigte Kesselwerke AG
Current assignee: Vereinigte Kesselwerke AG
Priority date: 1959-05-21
Filing date: 1959-05-21
Publication date: 1961-10-05

Description

Geschweißte Durchführung eines Rohres durch die Wände eines doppelwandigen Behälters Gegenstand der Erfindung ist die geschweißte Durchführung eines geraden Rohres durch die Wände eines doppelwandigen Behälters, insbesondere eines Kernreaktors.Welded passage of a pipe through the walls of a double-walled one Container The subject of the invention is the welded implementation of a straight Tube through the walls of a double-walled container, especially a nuclear reactor.

Bei gasgekühlten Hochtemperatur-Reaktoren werden vielfach die Wärmeaustauscher im gleichen Behälter untergebracht wie der Reaktor. Wenn das durch den Reaktor und den Wärmeaustauscher im Kreislauf geführte Gas radioaktiv ist, muß jede Undichtigkeit unbedingt vermieden werden. Deshalb umgibt man in diesem Fall den Reaktor mit zwei ineinandergesetzten Druckgefäßen.In gas-cooled high-temperature reactors, the heat exchangers are often used housed in the same container as the reactor. If that through the reactor and the heat exchanger circulating gas is radioactive, any leak must be observed must be avoided at all costs. Therefore, in this case, the reactor is surrounded by two nested pressure vessels.

Bei einer solchen doppelwandigen Ausbildung des Reaktor- und Wärmeaustauscherbehälters bereitet es jedoch große Schwierigkeiten, die Zu- und Abführungsleitungen durch beide Druckgefäßwandungen hindurchzuführen. Soll die Anordnung von zwei ineinandergesetzten Druckgefäßen ihren Sinn behalten, so muß jedes Druckgefäß für sich nach außen absolut dicht sein, d. h., die durch die Wandung hindurchgeführten Zu- bzw. Abführungsleitungen müssen mit jedem Druckgefäß dicht verbunden sein. Schweißt man die Zu- und Abführungsleitungen direkt in die Behälterwand, so treten an den Verbindungsstellen starke Wärinespannungen auf, wenn die Leitungen andere Temperaturen haben als die Behälterwände, was meistens der Fall ist. Außerdem dehnen sich die beiden Behälter im Betrieb unterschiedlich aus, weil sie ungleichmäßig beheizt werden.With such a double-walled design of the reactor and heat exchanger container, however, it is very difficult to pass the supply and discharge lines through both pressure vessel walls. If the arrangement of two pressure vessels placed one inside the other is to keep its meaning, each pressure vessel must be absolutely impervious to the outside, i. This means that the supply and discharge lines passed through the wall must be tightly connected to each pressure vessel. If the supply and discharge lines are welded directly into the container wall, strong thermal stresses occur at the connection points if the lines have different temperatures than the container walls, which is usually the case. In addition, the two containers expand differently during operation because they are heated unevenly.

Dieser Dehnungsunterschied muß ebenfalls bei der Rohrdurchführung berücksichtigt werden. Da bei doppelwandigen Druckgefäßen die Behälterwände eine große Steifigkeit besitzen, muß die Rohrdurchführung so ausgebildet werden, daß sie alle durch unterschiedliche Temperaturen hervorgerufene Wärmedehnungen aufnehmen kann, ohne daß Spannungen in den Schweißstellen zwischen Rohr und Behälterwand auftreten.This difference in expansion must also occur in the pipe penetration must be taken into account. Since with double-walled pressure vessels the container walls have a have great rigidity, the pipe bushing must be designed so that they all absorb thermal expansions caused by different temperatures can without tension occurring in the welds between the pipe and the container wall.

Bei Kernreaktoranlagen kommt erschwerend hinzu, daß der Raum zwischen den beiden Druckgefäßen radioaktiv verseucht ist und von Menschen nicht begangen werden kann. Es lassen sich deshalb dort keine Kontrollen oder Reparaturen ausführen. Darum verbietet sich der Einbau von Dehnungsausgleichern (Kompensatoren) in diesem Raum, weil sie, insbesondere bei höheren Temperaturen, störanfällig sind.In the case of nuclear reactor plants, an additional complication is that the space between the two pressure vessels is radioactively contaminated and has not been committed by humans can be. No checks or repairs can therefore be carried out there. The installation of expansion compensators in this is therefore forbidden Space because they are prone to failure, especially at higher temperatures.

Es ist bekannt, bei einer Rohrdurchführung durch eine Behälterwand außerhalb des Behälters einen das Rohr umgehenden, axial dehnbaren Wellrohrbalg vorzusehen, der an seinem einen Ende mit dem Rohr und an seinem anderen Ende mit der Behälterwand dicht verschweißt ist. Auch ist es bekannt, Rohrdurchführungen mit Zwischenstutzen herzustellen. Hierbei werden Stahlrohrmanschetten auf die Behälterwand aufgeschweißt und die Rohrenden von außen in die Manschetten eingewalzt bzw. eine Hülse mit der Behälterwand verschweißt, wobei ein Ende der Hülse über die Behälterwand hinausragt und der entgegengesetzte Endteil der Hülse über die andere Wandseite hinausragt und mit der Hülse verschweißt wird.It is known when a pipe is passed through a container wall outside of the container an axially expandable corrugated tubular bellows bypassing the pipe to provide that at one end with the pipe and at its other end with the container wall is tightly welded. It is also known, pipe penetrations to be produced with an intermediate nozzle. Here, steel pipe collars are placed on the container wall welded on and the pipe ends rolled from the outside into the sleeves or a Sleeve welded to the container wall, with one end of the sleeve over the container wall protrudes and the opposite end part of the sleeve over the other side of the wall protrudes and is welded to the sleeve.

Diese bekannten Ausführungen sind jedoch bei der Durchführung eines Wärmedehnungen unterworfenen Rohres durch die Wände eines doppelwandigen Behälters nicht ohne weiteres anwendbar.However, these known designs are in the implementation of a Tube subjected to thermal expansion through the walls of a double-walled container not readily applicable.

Mit der Erfindung wird eine Rohrdurchführung vorgeschlagen, die eine dichte Verbindung durch Schweißen zwischen dem Rohr und jeder der beiden Behälterwände gestattet und unterschiedliche Wärmedehnungen von Rohr und Behälter bzw. der beiden Behälter untereinander aufnehmen kann, ohne daß die Schweißverbindungen hierdurch merklich belastet werden. Außerdem vermeidet diese Rohrdurchführung Wärmespannungen, die durch Temperaturunterschiede zwischen Rohr und Behälterwand an den Verbindungsstellen auftreten können.With the invention, a pipe bushing is proposed which one tight connection by welding between the pipe and each of the two container walls permitted and different thermal expansions of pipe and container or both Can accommodate containers with each other without the welded connections thereby noticeably burdened. In addition, this pipe penetration avoids thermal stresses, caused by temperature differences between the pipe and the container wall at the connection points may occur.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das mit Spiel durch Wandöffnungen geführte Rohr mit den Wänden des Behälters unter Zwischenschaltung von Hülsen verbunden ist, die das Rohr auf der dem Behälterinnem abgewandten Seite jeder Wand mit radialem Zwischenraum konzentrisch umgeben und deren Enden mit dem Rohr bzw. mit der je- weiligen Wand durch Schweißnähte dicht und fest verbunden sind, wobei die äußere Hülse in an sich bekannter Weise als axial dehnbares Wellrohr ausgebildet ist.This is achieved according to the invention in that the tube, which is guided through wall openings with play, is connected to the walls of the container with the interposition of sleeves which concentrically surround the tube on the side of each wall facing away from the container interior with a radial gap and the ends of which are connected to the tube or the container. are tightly and firmly connected to the respective wall by weld seams, the outer sleeve being designed in a manner known per se as an axially expandable corrugated pipe.

Die das Rohr umgebende Hülse läßt einen Ringspalt zum Rohr frei, welcher als Isolierung zwischen Rohr und innerer Behälterwand wirkt. Die Hülse muß so lang ausgeführt werden, daß der Temperaturunterschied zwischen dem Rohr und der inneren Behälterwand über die Länge der Hülse weitgehend ausgeglichen wird, so daß keine wesentlichen Wärmespannungen in der Verbindungsstelle zwischen Hülse und Behälterwand auftreten.The sleeve surrounding the tube leaves an annular gap to the tube free, which acts as insulation between the pipe and the inner container wall. The case must be so long be carried out that the temperature difference between the pipe and the inner Container wall is largely balanced over the length of the sleeve, so that no significant thermal stresses in the junction between the sleeve and the container wall appear.

Wird der Raum zwischen den beiden Behälterwänden künstlich belüftet und somit die Wärmeübertragung von der Hülse an die Umgebung vergrößert, kann die Hülse kürzer ausgeführt werden.If the space between the two container walls is artificially ventilated and thus increases the heat transfer from the sleeve to the environment, the Sleeve can be made shorter.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung wird darin gesehen, daß die Hülse mit ihrem größeren Durchmesser für die Schweißnaht ein größeres Widerstandsmoment besitzt. Es besteht somit für die Schweiße eine größere Sicherheit, insbesondere wenn das Rohr außer dem Innendruck noch eine Belastung durch äußere Kräfte aufnehmen muß.Another advantage of the invention is seen in the fact that the sleeve with their larger diameter for the weld seam a larger section modulus owns. There is thus greater security for the weld, in particular if the pipe absorbs a load from external forces in addition to the internal pressure got to.

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt Abb. 1 schematisch einen doppelwandigen Reaktorbehälter, Abb. 2 eine kohrdurchführung durch die Wände des Reaktorbehälters im Schnitt, Abb. 3 eine weitere Ausführungsform der Rohrdurchführung.Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings. Fig. 1 shows schematically a double-walled reactor vessel, Fig. 2 shows a pipe feedthrough through the walls of the reactor vessel in section, Fig. 3 shows a further embodiment of the pipe feedthrough.

Der doppelwandige Behälter besteht aus einem äußeren und einem inneren Druckgefäß, welche ineinandergesetzt sind und die Außenwand 1 bzw. die Innenwand 2 des Behälters bilden. In eine durch Öffnungen 11 und 12 der Behälterwände 1, 2 frei hindurchgeführte Rohrleitung 3 ist im Bereich zwischen den Wänden 1, 2 ein Verbindungsrohrstück 4 eingesetzt. Das Verbindungsrohrstück 4 ist von einer Hülse 5 umgeben, die an ihrem einen Ende mit dem Rohr 3 dicht verbunden und an ihrem anderen Ende mittels einer Schweißnaht 7 an die innere Behälterwand 2 dicht angeschweißt ist. Zwischen der Hülse 5 und dem Kernrohr des Verbindungsrohrstückes 4 ist ein Kühlspalt 6 vorgesehen.The double-walled container consists of an outer and an inner pressure vessel, which are nested and form the outer wall 1 and the inner wall 2 of the container. In a through openings 11 and 12 of the container walls 1, 2 freely pass out pipe 3 2 a connecting tube portion 4 is in the area between the walls 1, are used. The connecting pipe section 4 is surrounded by a sleeve 5 which is tightly connected at one end to the pipe 3 and at its other end is tightly welded to the inner container wall 2 by means of a weld 7. A cooling gap 6 is provided between the sleeve 5 and the core tube of the connecting pipe section 4.

Zur Abdichtung gegen die äußere Behälterwand 1 ist auf der Außenseite dieser Wand an der Wandöffnung 11 um das Rohr 3 ein WeHrohr 8 angebracht, welches axiale Dehnungen des mit ihm verschweißten Rohres 3 zuläßt, so daß auch bei etwaigen unterschiedlichen Wärmedehnungen der Gefäßwände und/oder des Rohres keine mechanischen Beanspruchungen der Schweißnähte eintreten können.To seal against the outer container wall 1 , a WeH tube 8 is attached to the wall opening 11 around the tube 3 on the outside of this wall, which allows axial expansions of the tube 3 welded to it, so that even with any different thermal expansions of the vessel walls and / or the Pipe, no mechanical stresses on the weld seams can occur.

Das von außen zugängliche Wellrohr 8 liegt außerhalb der radioaktiv verseuchten Zone und kann daher überwacht und eventuell auch repariert werden. Das Wellrohr 8 ist durch die Schweißverbindungen 9 und 10 einerseits an der äußeren Behälterwand 1, andererseits an dem Rohr 3 dicht befestigt. The corrugated pipe 8 accessible from the outside lies outside the radioactively contaminated zone and can therefore be monitored and possibly also repaired. The corrugated pipe 8 is tightly attached to the outer container wall 1 on the one hand and to the pipe 3 on the other hand by the welded connections 9 and 10.

Das Verbindungsrohrstück 4 kann entweder zusammen mit dem Rohr 3 aus einem Stück geschmiedet oder auch durch Verschweißen der Hülse 5 mit dem Rohr 3 mittels einer Schweißnaht 13 hergestellt sein. Die Herstellung aus einem Stück ist teurer, vermeidet aber eine von außen nicht zugängliche Schweißverbindung, was aus Sicherheitsgründen vorteilhaft sein kann.The connecting pipe section 4 can either be forged together with the pipe 3 from one piece or also produced by welding the sleeve 5 to the pipe 3 by means of a weld seam 13 . Production from one piece is more expensive, but avoids a welded connection that is not accessible from the outside, which can be advantageous for safety reasons.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Welded implementation of a straight pipe through the walls of a double-walled container, in particular a nuclear reactor, there. characterized in that the tube (3 ) guided with play through wall openings (11, 12) is connected to the walls (1, 2) of the container with the interposition of sleeves (8, 5) which hold the tube (3) on the Inside of the container facing away from the side of each wall (1, 2) concentrically surrounded with a radial gap and the ends of the tube (3) or with the respective wall (1, 2) by welds (10, 13 or 9, 7) tightly and firmly are connected, the outer sleeve (8) being designed in a manner known per se as an axially expandable corrugated pipe.

2. Welded pipe bushing according to spoke 1, characterized in that in the pipe (3) in. In the area of the walls (1, 2) a connecting pipe piece (4), forged from one piece with the inner sleeve (5) , is welded to which the outer sleeve (8) is connected by welds (10) . Documents considered: German Patent No. 953 456; Swiss Patent No. 219 733; French Patent No. 1169 261; U.S. Patent No. 2,779,609.