DE2814214C3 - Verfahren zum Verschließen schadhafter Wärmetauscherrohre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschlie-Ben schadhafter Wärmetauscherrohre innerhalb des Bereiches der Rohrboden, bei dem in das abzudichtende Rohr ein metallischer Verschlußstopfen mit einer Sprengladung eingesetzt und durch Explosionsschweißen mit dem Rohrende verschweißt wird und einen *'> Stützstopfen zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, undichte Rohre in Wärmetauschern dadurch abzusperren, daß ein Explosivstopfen in Form eines hohlen Metallkörpers verwendet wird, der an jedem Ende des abzusperrenden Rohres eingesteckt und durch Explosionsschweißen mit dem Rohrende verschweißt wird (DE-OS 22 10 227).

Bei der Explosivschweißung in Wärmetauschern sind jedoch Schwierigkeiten dadurch aufgetreten, daß die Rohrtf so dicht nebeneinanderliegen. daß die in der Nachbarschaft des undichten Rohres angeordneten Rohre sowie die Rohrbodensehnen zwischen den Rohren stark durch die Explosivkräfte verformt werden, die bei der Zündung eines Absperrstopfens in dem undichten Rohr entstehen. «>

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Stopfen zur Hemmung der Verformung von Rohren und Rohrböden zu schaffen, die in der Nachbarschaft eines Rohres angeordnet sind, das durch Explosivschweißung verschlossen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor dem Zünden der Sprengladung in den dem zu verschließenden Rohr benachbarten Rohrenden Stützkörper eingesteckt werden, die nach dem Explosionsschweißen entfernt werden. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Stützkörper durch Spreizen in die Rohrenden einzuspannen.

Der erfindungsgemäße Stützstopfen zur Durchführung des Verfahrens ist mit Spiel in das Rohrende einschiebbas' und innerhalb des Rohrendes radial gegen die Innenwand des Rohres spreizbar.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Aufriß eines Durchlaufdampferzeugers;

Fig.2 eine Draufsicht entlang der Linie 2-2 der Fig.3;

F i g. 3 einen Aufriß entlang der Linie 3-3 der F; g. 2;

Fig.4 eine Detailansicht eines in das Ende eines Rohrs eingesetzten Stützstopfens;

Fig.5 eine Draufsicht entlang der Linie 5-5 der Fig. 4;

F i g. 6 eine weitere Detailansicht des Stützstopfens;

Fig.7 eine Detailansicht einer Betätigungsvorrichtung entlang einer ihrer bogenförmigen Seiten;

Fig.8 eine Detailansicht einer Betätigungsvorrichtung entlang einer ihrer flachen Seiten;

F i g. 9 und IO Detailansichten eines Keils und

Fig. 11 eine Detailansicht eines Werkzeuges, das benutzt wird, um die Betätigungsvorrichtung in Richtung auf das Rohr bzw. weg vom Rohr zu treiben.

F i g. 1 zeigt einen Wärmetauscher in Form eines Durchlauf-Dampferzeugers 10, der aus einem stehenden zylindrischen Druckbehälter 11 besteht, welcher an seinen beiden Enden durch einen oberen Deckel 12 und einen unteren Deckel 13 verschlossen wird. Der Behälter wird in Querrichtung durch einen oberen und einen unteren Rohrboden 14 bzw. 15 geteilt. Der obere Rohrboden 14 besteht aus einem Stück mit dem Behälter 11 und dem oberen Deckel 12 und bildet in Verbindung mit dem oberen Deckel 12 eine Mediumeintrittskammer 16. Der untere Rohrboden 15 besteht aus einem Stück mit dem Behälter 11 und dem unteren Deckel 13 und bildet in Verbindung mit dem unteren Deckel 13 eine Auslrittskammer 17.

Eine Anzahl gerader Rohre 18, die so angeordnet sind, daß sie ein Rohrbündel bilden, verläuft vertikal zwischen dem oberen und unteren Rohrboden 14 und 15 und tritt durch beicfe Rohrboden hindurch, um die Mediumeintrittskammer 16 mit der Austrittskammer 17 zu verbinden.

Ein zylindrischer Mantel 19 umgibt das Rohrbündel

18 und erstreckt sich nach oben von einer Ebene, die oberhalb des unteren Rohrbodens 15 liegt; er endet in einer Ebene, die unterhalb des oberen Rohrbodens 14 liegt. Der Mantel 19 wirkt mit dem Behälter Π zusammen, wodurch zwischen beiden Teilen eine ringförmige Kammer gebildet wird. Die Kammer wird durch eine Ringplatte 22, die an ihrer Außenkante an den Behälter 11 und an ihrer Innenkante an den Mantel

19 geschweißt ist, in Eintritts- und Austrittskanäle 21 und 20 unterteilt.

Im normalen Betrieb des Dampferzeugers 10 wird Primärkühlmittel von einem nicht dargestellten Druckwasserreaktor oder einer ähnlichen Quelle zu der oberen Kammer 16 durch einen Eintrittsstutzen 24 geleitet. Das Primärkuhlmittel gibt Wärme an ein Sckundärkühlmittcl während der Strömung durch die Rohre 18 ab und wird aus der unteren Kammer 17 durch

einen Austrittsstutzen 25 abgeleitet, Ein Speisemittel wird durch einen Eintrittsstutzen 26 aufgegeben und durch die Platte 22 gezwungen, in dem Kanal 21 abwärts zu strömen und von da aus in das offene untere Ende des Mantels 19, Das Speisemittel wird dadurch erwärmt und verdampft, daB von dem Primärkühlmittel über die Rohre 18 ein Wärmeübergang erfolgt. Der so erzeugte Dampf, der entweder gesättigt oder überhitzt seilt kann, je nach der Größe des Wärmeaustausches strömt aus dem offenen oberen Ende des Mantels 19 heraus und in den Kanal 20 hinein, um durch einen Austrittsstutzen 27 herauszuströmen.

Man sollte berücksichtigen, daß zahlreiche Rohre 18 in dem ganzen Bündel innerhalb des Dampferzeugerblocks 10 vorhanden sind. Somit ist es üblich, eine Undichtigkeit in einem Rohr dadurch auszuschalten, daß man einfach das Innere eines solchen Rohrs absperrt, indem man seine Enden an den Rohrböden 14 und 15 verstopft. Auf diese Weise wird ein undichtes Rohr abgetrennt und in wirksamer Weise aus dem Strömungsweg des Primärkühlmittels herausgerxjmmen, welches durch das Innere der Rohre fließt Die restlichen Rohre des Bündels wirken weiter in der normalen Weise, um den Wärmetausch in der gewünschten Weise zu vollziehen. In üblicher Weise wird das undichte Rohr dadurch abgetrennt, daß man einen Explosivstopfen in Form eines hohlen Metallkörpers verwendet, der in die Enden des abzutrennenden Rohrs eingesetzt wird und eine geformte Sprengladung sowie einen Zünder enthält, der von einer fern gelegenen Stelle aus gezündet werden kann, um die Ladung zu sprengen und dadurch den Stopfenkörper gegen die Rohrfläche mit einer ausreichenden Kraft zu pressen, so daß eine Zone metallurgisch gebundenen Metallkontakts zwischen dem Stopfen und der umgebenden Rohrfläche gebildet wird; diese Zone erstreckt sich vollständig um den Umfang des Stopfenkörpers herum sowie auf einer axialen Länge, die zwischen den Enden des Kö> pers liegt.

Da die Ausführungen und die Anordnung der Rohre 18 in bezug auf die Rohrboden 14 und 15 im allgemeinen gleich sind, wird es als ausreichend angesehen, die Erfindung allein in Verbindung mit dem oberen Rohrboden 14 zu beschreiben.

Aus den Fig. 2 bis 10 sind Stüizstopfen 29 zu erkennen, die in die Rohrbodenenden der Rohre 18 eingesetzt werden, welche in der Nachbarschaft des undichten Rohrs 18/4 angeordnet sind. Jeder der Stützstopfen 29 besteht aus einem Paar Keile 30 und einer keilartigen Betätigungsvorrichtung 31.

Jeder der Keile 30 weist eine bogenförmige Seite 32, die im aligemeinen zu der Innenkontur des Rohrs 18 paßt, und eine flache Seite 33 auf. Die bogenförmige Seite 32 schließt eine Schulter 34 an einem Ende und ein konisches Stück 35 am anderen Ende ein. Der Keil 30 ist axial entlang seiner flachen Seite 33 in Richtung der Schulter 34 konisch ausgebildet.

Ein größerer axialer Abschnitt der Betätigungsvorrichtung 31 ist mit einem Paar gegenüberliegender flacher Seiten 36 ausgebildet, die untereinander durch bogenförmige Seiten 37 verbunden sind; die Vorrichtung schließt ein kegelstumpfförmiges Teil 38 an einem Ende und ein Gewindestück 39 am anderen Ende ein.

Das große Ende des Teils 38 liegt an einem Paar Leisten 40 an, die seitlich entlang der flachen Seiten 36 verlaufen. Eine Schulter 41 ist zwischen den flachen Seiten 36 und dem Gewindestück 39 ausgebildet, |eder der flachen Seiten 36 der Betätigungsvorrichtung hat einen Abschnitt 42, der axial konisch in Richtung des kegelstumpfförmigen Teils 38 ausgebildet ist.

Um das undichte Rohr 18,4 abzudichten, wird ein Explosivstopfen 43 in die Rohrbodenenden des Rohrs ISA eingeführt; in F i g. 3 ist er in bezug auf den oberen Rohrboden 14 dargestellt. Jeder der Stützstopfen 29 wird dadurch zusammengebaut, daß man die konischen Enden 35 der Keile 30 auf die Leisten 40 stellt und die konischen Seiten 33 der Keile 30 gegen die in entgegengesetzter Richtung konisch verlaufenden Abschnitte 42 der Betätigungsvorrichtung 31 legt. Der zusammengebaute Stützstopfen 29 wird dann in eines der Rohre 18 eingesetzt, die in Nachbarschaft zum Rohr 18/4 angeordnet sind. Der SlützVupfen 29 wird vorzugsweise, wie in Fig.2 dargestellt, sr angeordnet, daß einer der Keile 30, die am Rohr 18 anliegen, auf der Wandseite gegenüber dem Rohr 18/4 liegt. Die Schulter 34 liegt an der Rohrstirnseite an und verhindert eine weitere Axialbewegung, wodurch gewährleistet wird, daß die Keile 30 innerhalb der Rohrbodenenden des Rohrs 18 bleiben. Die Betätigungsvorrichtung 31 wird dann weiter in das Rohr 18 hinein getrieben, wodurch die Keile 30 radial nach außen gegen die umgebende Wand des Rohrs 18 gedrückt werden, um dieses Rohr und den Rohrboden 14 zu stützen.

Nachdem der Explosivstopfen 43 gezündet worden ist und der Körper des Stopfens 43 infolgedessen autogen an die umgebende Rohrwand geschweißt wurde, wodurch das Ende des Rohrs 18/4 abgesperrt wurde, wird die Betätigungsvorrichtung 31 herausgetrieben, wodurch die Keile 30 gelöst werden und der Stützstopfen 29 aus dem Rohr 18 entfernt werden k^nn.

Jedes Werkzeug, das ein Mittel einschließt, um es schraubbar mit dem Schraubstück 39 der Betätigungsvorrichtung zu verbinden, kann verwendet werden, um die Betätigungsvorrichtung 31 in das gestützte Rohr hin und aus dem gestützten Rohr heraus zu treiben. Jedoch wird in F i g. 11 ein bevorzugtes Werkzeug dargestellt. Das bevorzugte Werkzeug 44 umfaßt einen Führungsstab 45, der ein mit Innengewinde versehenes Ende 46 hat, um, wie in F i g. 4 dargestellt, mit dem Schraubstück 39 der Betätigungsvorrichtung in Eingriff zu treten. Es schließt ein Paar axial auf Abstand angeordneter Scheiben und einen handbetätigten Rammzylinder 49, der gleitend auf dem Stab 45 zwischen den Scheiben 47 und 48 montiert ist. Der Zylinder 49 wird bewegt, um auf die Scheibe 47 zu stoßen, wenn der Wunsch besteht, die eingesetzte Betätigungsvorrichtung 31 in Richtung auf das gestützte Rohr zu treiben, damit die Keile 30 radial nach außen gegen die umgebende Rohrwand gepreßt werden, wodurch die erforderliche Rohrwand- und Rohrbodenstützung erreicht wird. Umgekehlt wird der Zylinder 49 bewegt, um auf die Scheibe 48 zu treffen, wenn der Wunsch besteht, die Betätigungsvorrichtung 31 von dem Rohr 18 weg zu treiben, wodurch die Keile 30 gelöst werden, um die Entfernung des Stützstopfens aus dem gestützten Rohr zu erlauben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verschließen schadhafter Wärmetauscherrohre innerhalb des Bereiches der Rohrböden, bei dem in das abzudichtende Rohr ein metallischer Verschlußstopfen mit einer Sprengladung eingesetzt und durch Explosionsschweißen mit dem Rohrende verschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Zünden der Sprengladung in den dem zu verschließenden Rohr benachbarten Rohrenden Stützkörper eingesteckt werden, die nach dem Explosionsschweißen entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützkörper durch Spreizen in die Rohrenden eingespannt werden.

3. Stützstopfen zur Durchführung des Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, di3 er mit Spiel in das Rohrende einschiebbar und innerhalb des Röhrendes radial gegen die Innenwand des Rohres spreizbar ist.

4. Stüizstopfen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützstopfen geteilt ausgebildet ist und die Einzelteile (30) konische Innenflächen (33) aufweisen, zwischen die ein Spreizstempel (31) mit entsprechenden konischen Seitenflächen einführbar ist.

5. Stützstopfen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er aus zwei Einzelteilen besteht, die der Rohrinnenwaivd entsprechend gewölbte Oberflä- J0 chen aufweisen.

6. Stützsiopfen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der 3prei?stempel (31) an seinem Ende einen Anschlag (40, aufweist, auf dem sich die Einzelteile (30) abstützen können. 3>