DE2542807B2

DE2542807B2 - Berstschutz-Anordnung für Rohrleitungen, insbesondere für Primärkühlmittel führende Rohrleitungen von Kernreaktoren

Info

Publication number: DE2542807B2
Application number: DE2542807A
Authority: DE
Inventors: Franz 8520 Erlangen Maritsch
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1975-09-25
Filing date: 1975-09-25
Publication date: 1978-05-11
Also published as: DE2542807A1; JPS5240825A; SE7609656L; DE2542807C3; US4144125A

Description

bei den vorerwähnten bekannten Berstschutz-Anordnungen beim Auftreten von Rund- und Längsrissen der Rohrleitung gegeben ist, welche die gesamte Rohroberfläche umfaßt und bei der trotzdem eine praktisch 100%ige Zugänglichkeit zu allen Stellen der Rohroberfläche für Wiederholungsprüfungen erhalten werden kann. Gegenstand der Erfindung ist eine Berstschutz-Anordnung für Rohrleitungen der im Oberbegriff des Anspruches 1 gekennzeichneten A^rt, bei der die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst wird, daß

a) für das Rohrstiick, wie an sich bekannt, ungeteilte, rohraxial aneinanderreihbare und auf das Rohrstiick aufschiebbare Ringe vorgesehen sind, die jeweils innerhalb einer Überlappungszone ihrer aneinandergrenzenden Stirnbereiche mit umlaufenden Vorsprüngen und dazu komplementären Rücksprüngen versehen, sich mit ihren Vorsprüngen über- bzw. untergreifen, daß

b) diese ungeteilten Ringe mit mindestens einem der als Füllring dienenden geteilten Ringe den das Rohrstück überdeckenden geschlossenen Ringverband ergeben, daß

c) der Füllring zwecks radialer Einfügbarkeit als übergreifender Ring ausgebildet ist und daß

d) die Haltemittel von einem die Füllringteile im eingefügten Zustand in ihrer Lage absichernden Abschlußring gebildet sind, welcher auf dem Ringverband einschließlich Füllring axial verschiebbar und mit Passung auf dem Außenumfang des Füllringes sitzend gelagert ist.

Wie erwähnt, ist es an sich bekannt, ungeteilte, rohraxial aneinanderreihbare und auf das Rohrstück aufschiebbare Ringe vorzusehen, die, jeweils innerhalb einer Überlappungszone ihrer aneinandergrenzenden Stirnbereiche mit umlaufenden Vorsprüngen und dazu komplemantären Rücksprüngen versehen, sich mit ihren Vorsprüngen über- bzw. untergreifen, und zwar durch die DE-PS 715330. Hierbei handelt es sich um ein Druckgefäß mit Liner, wobei nicht vorgesehen ist, daß die die äußere Stützkonstruktion des Liners bildende ungeteilte Ringe zwecks Inspektion des Liners verschoben oder abgenommen werden können.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß durch die ineinandergreifenden Stufen an den Stirnseiten der Ringe und die lückenlose Aneinanderreihung zwischen den Rohrenden sich ein fast dichtes zweites Rohr ergibt, das im Berstfalle auch ein Versetzen der Rohrenden verhindert und nur sehr kleine Ausströmungen erlaubt. Der Abschlußring läßt sich axial verschieben, wodurch der geteilte Ring freigelegt wird. Die Ringsegmente des geteilten Ringes können abgenommen werden, so daß eine Lücke freigelegt wird. Durch entsprechendes Verschieben der Berstsicherungsringe läßt sich nunmehr die gesamte äußere Rohroberfläche sukzessive für Inspektionen u. dgl. freilegen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vor- und Rücksprünge in an sich bekannter Weise stufenförmig abgesetzt sind und mit zylindrischen und radialen Paßflächen wechselseitig aneinanderliegen. Eine solche Vor- und Rücksprung-Form gewährleistet eine gute Herstellbarkeit, eine leichte Montage und auch eine gewisse axiale Wärmedehnung während des Betriebes. Zweckmäßigerweise macht die Stufentiefe der Vor- und Rücksprünge etwa die halbe Ringwandsiärke aus, so daß die Ringe aile die gleiche Festigkeit aufweisen. Der Füllring ist vorzugsweise unter Bildung zweier Füllringhälften axial geteilt.

Will man im Eingriffsbereich der aneinandergrenzenden Ringe eine definierte Verspannung im Betrieb erreichen, so kann es zweckmäßig sein, wenn die Ringe mit konisch sich verjüngenden Vorsprüngen und dazu komplementären Rücksprüngen versehen sind und die einander benachbarten Ringe jeweils über die am Außen- bzw. Innenumfan-g ihrer Überlappungszone sitzenden Konusflächen ineinandergreifen.

Die Erfindung läßt sich auch zum Berstschutz von zylindrischen Druckgefäßen anwenden, z.B. für den Druckhalter und den Dampferzeuger.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben und die Wirkungsweise erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einem Axialschnitt eine Ausführung der erfindungsgemäßen Berstschutz-Anordnung für eine Rohrleitung, in diesem Falle eine Hauptkühlmittelleitung, die an ein nicht dargestelltes Reaktordruckgefäß (linke Hälfte der Figur) zu einen, gleichfalls nicht dargestellten, Dampferzeuger (rechte Hälfte der Figur) angeschlossen ist,

Fig. 2 den Schnitt gemäß Schnittlinie H-II aus Fig. 1 und

Fig. 3 im Ausschnitt den Eingriffsbereich zweier aneinandergrenzender Ringe mit konischen Paßflächen.

jo Fig. 4, 4a und 4b zeigen noch in schematischer Darstellung die Anwendung der Berstschutz-Anordnung auf einen Dampferzeuger:

Fig. 4 in einem Längsschnitt schematisch die Umrisse des Dampferzeugers mit der Primär- und Sekun-

.15 därleitung und einem Berstschutzmantel nach der Erfindung,

Fig. 4a perspektivisch einen geteilten Füllring für den Bereich der Primärleitung des Dampferzeugers und

•ίο Fig. 4b gleichfalls perspektivisch einen geteilten Füllring für den Bereich der Frischdampfleitung des Dampferzeugers.

Die Berstschutz-Anordnung nach Fig. 1 ist für die Rohrleitung 1 eines Kernkraftwerkes vorgesehen, 5 welche Primärkühlmittel von der Reaktorseite R zur Dampferzeugerseite D hin und zurück zu transportieren hat. Da es sich im vorliegenden Fall um eine geteilte Rohrleitung 1 mit oberer Leitungshälfle 1.1 und unterer Leitungshälfte 1.2 handelt, welche durch eine so horizontale Wand 1.3 voneinander getrennt sind (vgl. Fig. 2), so ist der untere Leitungsteil 1.2 die Hinleitung, welche vom Reaktor das aufgeheizte Primärkühlmittel, insbesondere Wasser, zum Dampferzeuger transportiert, und der obere Leitungsteil 1.1 die 5 Rückleitung, welche das im Dampferzeuger abgekühlte Primärkühlmittel wieder zurück zum Reaktor leitet. Die Förderung des Primärkühlmittels geschieht mittels nicht dargestellter Hauptkühlmittelpumpen, die mit dem Dampferzeuger DE (vgl. Fig. 4) baulich

(,o vereinigt sein können. Das zu schützende Rohrstück 1 ist im eingebauten Zustand durch axiale Anschläge bildende, über seinen Außendurchmesser d_R überstehende Vorsprünge 2 und 3 seiner Enden begrenzt bzw. ciefiniert. Der Anschlag 2 wird durch eine konisehe Rohrerweiterung gebildet, der Anschlag 3 ist aus Fig. 1 nichtersichtlichJedochausFig. 4, wo er durch einen Berstschutzring des Dampferzeugers DE gebildet ist.

Erfindungsgemäß ergeben für das Rohrstück 1 rohraxial aneinanderreihbare und auf das Rohrstück 1 aufschiebbare Ringe 4 sowie mindestens ein geteilter Füllring 5 mit Ringteilen 5.1 und 5.2 einen das Rohrstück 1 überdeckenden geschlossenen Ringverband 6. Hierzu sind die Ringe 4 jeweils innerhalb einer Überlappungszane ζ ihrer aneinandergrenzenden Stirnbereiche mit umlaufenden Vorsprüngen 4.1 und dazu komplementären Rücksprüngen 4.2 versehen. Die Ringe unter- bzw. übergreifen einander mit ihren Vorsprüngen 4.1, vgl. insbesondere Fig. 1. Der Füllring 5 ist zwecks radialer Einfügbarkeit als übergreifender Ring mit entsprechenden Vorsprüngen 5.3 ausgebildet, d.h. die Vorsprünge 4.1 der benachbarten Ringe 4 untergreifen die Vorsprünge 5.3. Die Füllringteile 5.1, 5.2 sind nun in ihrer eingefügten Lage durch einen Abschlußring 7 absicherbar, welcher auf dem Ringverband 6 einschließlich Füllring 5 axial verschiebbar und mit Passung auf dem Außenumfang des Füllringes 5 sitzend gelagert ist.

Wie es insbesondere Fig. 1 zeigt, sind die Ringe 4, 5 mit stufenförmig abgesetzten Vorsprüngen und dazu komplementären Rücksprüngen versehen, wobei die Vorsprünge 4.1, 5.3 zum wechselseitigen Ineinandergreifen einander benachbarter Ringe zylindrische Paßflächen 4.3 und radiale Paßflächen 4.4 aufweisen. Wie ersichtlich, macht die Stufentiefe der Vor- und Rücksprünge 4.1, 4.2 etwa die halbe Ringwandstärke r aus. Der Füllring 5 ist bevorzugt zweifach axial geteilt (Fig. 2, axiale Teilfuge 5.4). Mit 8 sind in Fig. 1 noch Meßleitungsstutzen bezeichnet, mit 9 eine Schweißnaht in Fig. 2, mittels welcher die Zwischenwand 1.3 innerhalb des Rohres 1 an der Innenrohrwandung befestigt ist. Es ist aus Fig. 1 und Fig. 4 ersichtlich, daß der jeweils erste bzw. letzte Ring 4 des Ringverbandes, der an den axialen Anschlag 2, 3 angrenzt, mit seiner Anschlagfläche formschlüssig am axialen Anschlag 2, 3 anliegend ausgebildet ist, d.h. der an der Anschlagfläche 2.1 der konischen Rohrerweiterung 2 anliegende Ring 4 weist eine entsprechend konisch geformte, satt anliegende Gegenfläche 4.5 auf. Gemäß Fig. 4 sind die Anschlagfläche 3 und die nicht näher bezeichnete Gegenfläche des endseitigen Ringes 4 plane Ringflächen. Durch das formschlüssige Anliegen der endseitigen Ringe 4 an den Anschlagflächen können die Ringe 4 axia spielfrei eingebaut werden.

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform bei welcher Ringe 4' mit konisch sich verjüngender Vorsprüngen 4.1' und dazu komplementären Rück-Sprüngen 4.2' versehen sind, und die einander benachbarten Ringe 4' jeweils über die am Außen- bzw. Innenumfang ihrer Überlappungszone ζ sitzenden Konusflächen 4.3' ineinandergreifen, wobei die Endflächen 4.4' nach wie vor radial verlaufen und einer kleinen Spalt s zur axialen Wärmebeweglichkeit aufweisen.

Fig. 4, 4a und 4b zeigen den Außenmantel eines Dampferzeugers DE, der mit einem Berstschutzmantel umgeben ist, welcher gemäß der Erfindung aufgebaut ist. Die axial einanderreihbaren Ringe sind hiei mit 40 bezeichnet, ein oberer Füllring mit 50, dei obere Abschlußring mit 60, der untere Füllring mil 51 und zwei untere Abschlußringe mit 61 und 62. Die Füllringe 50 und 51 sind zugleich als Winkelringe ausgebildet und weisen jeweils Flansche 10 auf, an welchen axiale Zuganker, insbesondere Spannkabel 11 verankert werden können. Die Flansche 10 sind hierzu mit entsprechenden Bohrungen 10.1 versehen. Der untere Füllring 51 ist zweigeteilt und weist entsprechende Aussparungen 51.1 zum Umfassen der Primärkühlmittelleitung 1 auf. Dementsprechend ist auch der obere Füllring 50 mit Aussparungen 50.1 zum Umfassen der Frischdampfleitung 12 versehen. Mit 13 ist noch das Fundament des Dampferzeugers DE bezeichnet. Die Leitungen 1 und 12 sind, damii ein lückenloser Berstschutzverband gegeben ist, ebenfalls mit einem Ringverband nach Art des in Fig. 1 dargestellten zu versehen. - 2' und 3' sind noch durch Meßleitungsstutzen gebildete Anschläge, wobei die anliegenden Ringe entsprechende Ausnehmungen aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Berstschutz-Anordnung für Rohrleitungen, insbesondere für Primärkühlmittel führende Rohrleitungen von Kernreaktoren, wobei das zu schützende Rohrstück im eingebauten Zustand jeweils durch axiale Anschläge bildende, über seinen Außendurchmesser überstehende Vorsprünge seiner Enden, wie Anschlüsse, Flansche od. dgl., definiert ist, mit geteilten, auf das Rohrstück aufsetzbaren Ringen innerhalb eines das Rohrstück überdeckenden geschlossenen Ringverbandes und die Ringteile in ihrer aufgesetzten Lage fixierenden Haltemitteln, dadurch gekennzeichnet, daß

a) für das Rohrstück (1) ungeteilte, rohraxial aneinanderreihbare und auf das Rohrstück aufschiebbare Ringe (4) vorgesehen siniL die jeweils innerhalb einer Überlappungszone (z) ihrer aneinandergrenzenden Stirnbereiche mit umlaufenden Vorsprüngen (4.1) und dazu komplementären Rücksprüngen (4.2) versehen, sich mit ihren Vorsprüngen über- bzw. untergreifen, daß

b) .diese ungeteilten Ringe (4) mit mindestens einem der als Füllring (5) dienenden geteilten Ringe den das Rohrstück (1) überdeckenden geschlossenen Ringverband (6) ergeben, daß

c) der Füllring (5) zwecks radialer Einfügbarkeit als übergreifender Ring ausgebildet ist und daß

d) die Haltemittel von einem die Füllringteile (5.1, 5.2) im eingefügten Zustand in ihrer Lage absichernden Abschlußring (7) gebildet sind, welcher auf dem Ringverband (6) einschließlich Füllring (5) axial verschiebbar und mit Passung auf dem Außenumfang des Füllringes (5) sitzend gelagert ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor- und Rücksprünge (4.1, 5.3; 4.2) stufenförmig abgesetzt sind und mit zylindrischen und radialen Paßflächen (4.3, 4.4) wechselseitig aneinanderliegen.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufentiefe der Vor- und Rücksprünge (4.1, 5.3; 4.2) etwa die halbe Ringwandstärke (r) ausmacht.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllring (5) unter Bildung zweier Füllringhälften (5.1, 5.2) axial geteilt ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe mit konisch sich verjüngenden Vorsprüngen (4.1') und dazu komplementären Rücksprüngen (4.2') versehen sind und die aneinander benachbarten Ringe (4') jeweils über die am Außen- bzw. Innenumfang ihrer Uberlappungszone (z) sitzenden Konusflächen (4.3') ineinandergreifen (Fig. 3).

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils erste bzw. letzte Ring (4) des Ringverbandes, der an den axialen Anschlag (2, 3) angrenzt, mit seiner Anschlagfläche formschlüssig am axialen Anschlag (2, 3) anliegend ausgebildet ist.

7. Verwendung einer Berstschutz-Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche für zylindrische Druckgefäße (Fig. 4, 4a, 4b).

Die Erfindung bezieht sich auf eine Berstschutz-Anordnung für Rohrleitungen, wobei das zu schützende Rohrstück im eingebauten Zustand jeweils durch axiale Anschläge bildende, über seinen Außendurchmesser überstehende Vorsprünge seiner Enden, wie Anschlüsse, Flansche od. dgl., definiert ist.

Eine solche Anordnung ist für Primärkühlrrittei führende Rohrleitungen von Kernreaktoren durch die DE-OS 2258226, insbesondere Fig. 6, bekannt. Dort ist die zwischen Reaktordruckgefäß und Dampferzeuger verlaufende Hauptkühlmittelleitung mit Ringsegmenten aus druckfestem Isolierbeton an ihrem Umfang versehen, und auf die Ringsegmente sind einzelne Stahlringe aufgeschoben, die in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet sind. Außerdem sind äußere Zuganker vorgesehen, durch welche Reaktordruckbehälter und Dampferzeuger in Längsrichtung der Rohrleitung miteinander verbunden werden. Bei einer solchen Berstschutz-Anordnung für Rohrleitungen kann bei Rundrissen ein Versetzen der beiden Rohrenden auftreten, und die Ausströmquerschnitte im Berstfall werden nur teilweise begrenzt. Außerdem ist die äußere Rohroberfläche bei nachträglichen Wiederholungsprüfungen nicht mehr voll zugänglich.

Es ist weiterhin durch das DE-GM 1841208 eine Berstschutz-Anordnung der eingangs genannten Art bekannt mit geteilten, auf das Rohrstück aufsetzbaren Ringen innerhalb eines das Rohrstück überdeckenden geschlossenen Ringverbandes und die Ringteile in ihrer aufgesetzten Lage fixierenden Haltemitteln. Es handelt sich dabei um ein sogenanntes Mantelrohr, insbesondere für Ölleitungen, wobei die geteilten Ringe als Halbschalenkörper ausgebildet sind, die an ihren achsnormalen Teilfugen sowie an stirnseitigen, rohraxial aneinanderstoßenden Flanschen flüssigkeitsdicht und druckfest miteinander verschraubt sind. Auf die Flüssigkeitsdichtheit ist deshalb besonderes Augenmerk gelegt, damit durch feine Haarrisse oder sonstige Beschädigungen des Innenrohres in das Mantelrohr übertretende ölleckmengen nicht in das Erdreich gelangen können, wobei zur Abführung der Ölleckmengen im Inneren des Mantelrohres durchgehende Kanäle gebildet sind. Diese bekannte Berstschutz-Anordnung ist für Primärkühlmittel führende Rohrleitungen von Kernreaktoren nicht oder nur schlecht geeignet, weil einerseits zum Entfernen der Halbschalen zwecks Inspektion der Rohrleitung eine Vielzahl von Schraubenflanschverbindungen gelöst werden müssen und andererseits die Halbschalen verhältnismäßig schwere Bauteile sind, zu deren Entfernen der Gebäudekran benutzt werden müßte. Das Gewicht der Halbschalen ließe sich zwar reduzieren durch Verwendung einer größeren Anzahl, jedoch steigt dann wiederum die Anzahl der Schraubenflanschverbindungen, was im Hinblick darauf, daß die Hauptkühlmittelleitungen zu den strahlenden Bauteilen des Primärkreises gehören, an denen nur eine begrenzte Aufenthaltsdauer des Personals zulässig ist, von Nachteil wäre. Ferner ist darauf hinzuweisen, daß bei der bekannten Berstschutz-Anordnung eine satte Anlage des Mantelrohres an dem zu schützenden Rohr nur im Bereich der Mantelrohr-Flansche gegeben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Berstschutz-Anordnung für Rohrleitungen der eingangs genannten Art, insbesondere für Primärkühlmittel führende Rohrleitungen von Kernreaktoren, zu schaffen, mit welcher ein wirksamerer Berstschutz als