DE69304879T2

DE69304879T2 - Ersatzdüse und Verfahren zum Austausch einer Düse in einem Druckbehälter

Info

Publication number: DE69304879T2
Application number: DE69304879T
Authority: DE
Inventors: Richard Thomas Bottoms; Larry Deon Dixon; Harold William Gehnke
Original assignee: Framatome SA
Current assignee: Areva NP SAS
Priority date: 1992-12-21
Filing date: 1993-12-10
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2013-12-11
Also published as: ES2092788T3; CZ280393A3; ZA938997B; US5271048A; EP0604265A1; RU2103595C1; EP0604265B1; DE69304879D1; SK143193A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Druckbehälter und insbesondere ein Verfahren zum Austausch von Einspritzdüsen in Druckbehältern.

2. Allgemeiner Hintergrund

Die Bestandteile der Druckbehälter, wie Druckerzeuger einer nuklearen Dampfanlage, umfassen Einspritzdüsen, die unter Belastung Materialermüdung aufgrund von Korrosionsrissen unterworfen sind. Das ist die Folge der Anfälligkeit des Materials, der gesteigerten Belastungen und des Einsatzes in einer kaustischen Umgebung. Wenn eine Einspritzdüse Risse hat oder undichte Stellen um die Düse herum entstehen, muß man sie reparieren oder austauschen.
Ein Verfahren zum Austausch, das gegenwärtig angewendet wird und von dem die Anmelder Kenntnis haben, besteht darin, die existierende Einspritzdüse auf Höhe der Ummantelung des Druckbehälters abzuschneiden und den übrigen Teil nach innen durch die Wand des Behälters zu durchbohren. Ein Ansatz zum Verschweißen eines J-Kanals wird also in der übrigbleibenden ursprünglichen Struktur herausgebrochen, wobei sichergestellt wird, daß ein gewisser minimaler Teil des Auskleidungsmaterials der Verbindung am Boden des Kanals verbleibt. Dies ist nötig, um Schweißen zu nahe am Grundmaterial zu vermeiden, was dann eine Wärmebehandlung nach dem Verschweißen gemäß den Forderungen der ASME-Norm nötig machte. Das wird vermieden, da eine Wärmebehandlung nach dem Verschweißen eines Teils der Druckerzeugungsvorrichtung in dieser Situation unpraktisch ist. Die Ansatzfläche der Schweißstelle und etwa 1,27 cm (ein halber Zoll oder Inch) um den Schweißansatz auf den benachbarten Oberflächen herum werden durch Einfärben überprüft. Ein kleiner Hohlraum, der beim verwendeten Schweißverfahren zum Anordnen des Lotmaterials in der ursprünglichen Struktur nötig ist, erfordert exzessives Schleifen, um saubere Oberflächen zu erhalten, die zum Verschweißen geeignet sind. Das Schleifen muß von einer Person durchgeführt werden, die im Inneren des Druckbehälters in einer hochgradig radioaktiven und schwierigen Umgebung arbeitet. Das Verfahren führt zu Ablaufverzögerungen, Aussetzen des Personals der Radioaktivität und einem Risiko, was die erfolgreiche Durchführung der Arbeit anbetrifft.
Die den Anmeldern bekannten Patente, die das Ersetzen der Manschetten oder der darin eingeschlossenen Düsen betreffen, beinhalten das folgende.
Das Patent US-A-4 440 339 beschreibt ein Reparaturverfahren eines Steuermechanismus. Die Ummantelung wird auf der Höhe eines Punktes zwischen der Schweißverbindung mit der Manschette und der inneren Oberfläche der Reaktormauer abgeschnitten. Der untere Teil der Ummantelung wird entfernt und eine neue Ummantelung wird in die Manschette eingesetzt und mit dem restlichen Teil der Ummantelung verschweißt.
Die Anmeldung EP-A-0 161 815, die dem Patent US-A- 4 615 477 entspricht, beschreibt ein Verfahren zum Austausch von Rohren in einer Trommel oder einer Kanalisation, ohne das gesamte Rohr herauszunehmen. Das alte Rohr wird in Höhe der Kanalisation abgeschnitten, und eine Öffnung wird in der Kanalisation herausgearbeitet, um einen Ansatz für das neue Rohr zu schaffen. Das alte übrige Rohr wird abgefast und mit der Kanalisation auf Höhe der Fase verschweißt, und ein neues Rohr wird in den Ansatz eingesetzt und außen mit der Kanalisation verschweißt.
Die Anmeldung EP-A-0 440 353, die den Patenten US-A- 5 094 801 und US-A-5 091 140 entspricht, beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Austausch einer Manschette eines Heizelements in einer Druckerzeugungsvorrichtung eines Kühlsystems eines Nuklearreaktors. Das ursprüngliche Heizelement und die Einspritzdüse werden herausgenommen und das Loch vergrößert. Eine äußere Manschette wird in dem Loch genauso wie die ursprüngliche Manschette zentriert und installiert. Eine innere Manschette wird danach in der äußeren Manschette installiert, um die Ausrichtung des ursprünglichen Heizelements beizubehalten.
Gleichfalls können als Beispiele für den Stand der Technik "Patent Abstracts of Japan", Band 14, Nr. 552, M-1056, 07.12.1990 und JP-A-02 235 594 (ISHI KAWAJIMY HARIMA Heavy Ind.) vom 18.09.1990 genannt werden.
Das mit dem Bereich des Hohlraums zusammenhängende Problem, der bleibt, nachdem eine Einspritzdüse herausgenommen wurde, ist bei der bekannten Technik, soweit es die erforderliche Zeit zur Durchführung der Reparatur und der Aussetzung des Personals betrifft, nicht eigentlich zur Sprache gekommen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter mit einer ursprünglichen bzw. existierenden Einspritzdüse, die entfernt wurde, um einer Austauschdüse Platz zu machen, wobei ein Bereich zur Vorbereitung einer späteren Verschweißung in die ursprüngliche Verschweißung eingearbeitet wurde und eine Öffnung der Einspritzdüse, welche freigelassen worden ist teilweise vom Inneren des Druckbehälters aus, der vergrößert wurde, um ein Zylinderlager zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Austauschdüse aufweist:
a. eine Andruckmanschette, die in dem erweiterten Lager der Öffnung aufgenommen ist, wobei die Andruckmanschette am Inneren des Druckbehälters verschweißt ist, und dadurch, daß
b. die Austauscheinspritzdüse durch die Andruckmanschette und die Öffnung aufgenommen ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Austauschen einer Einspritzdüse, die sich in einem Druckbehälter durch eine Öffnung in der Wand des Druckbehälters erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß es aus folgenden Schritten besteht:
a. Entfernen der ursprünglich existierenden Einspritzdüse;
b. Ausarbeiten eines Vorbereitungsbereichs für eine spätere Verschweißung aus der verbleibenden ursprünglichen Verschweißung;
c. teilweises Aufbohren der Öffnung der Einspritzdüse, die freigelassen ist vom Inneren des Druckbehälters aus, um ein zylinderförmiges Lager zu bilden; und
d. Einbau einer Austauscheinspritzdüse in die Öffnung und einer Andruckmanschette, die in dem Lager vom Inneren des Druckbehälters her verschweißt wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Zum größeren Verständnis der Sache und der Ziele der vorliegenden Erfindung wird auf die folgende Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Figuren verwiesen, in denen gleiche Teile die gleichen Bezugsziffern haben und bei denen:
Figur 1 eine Schnittansicht ist, die eine ursprüngliche Einspritzdüse in einem Druckbehälter zeigt;
Figur 2 eine vergrößerte Ansicht des Schweißbereichs 20 in Figur 1 ist.
Figur 3 stellt die Erfindung am Einsatzort dar.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Figur 1 stellt eine ursprüngliche Einspritzdüse 10 dar, wie sie in einer Öffnung 12 in der Wand 14 eines Druckbehälters installiert ist. Die Einhüllung 16 besteht aus einem Material, das wie rostfreier Stahl korrosionsresistent ist und auf der inneren Oberfläche der Wand 14 vorgesehen ist. Das Verbindungsmaterial 18 wird in Form einer Ablagerung auf der Wand 14 und der Einhüllung 16 aufgebracht, um zu vermeiden, daß eine Wärmebehandlung des Lötmetalls und des Basismetalls nach Durchführung des Verschweißens nötig wird. Ein Lotmaterial 20 hält die ursprüngliche Einspritzdüse 10 in ihrer Betriebsposition. Wie man in der vergrößerten Ansicht in Figur 2 sieht, gibt es einen Raum 22 zwischen der ursprünglichen Einspritzdüse 10 und dem Lotmaterial 20, was bei der Installierung der ursprünglichen Düse 10 zwingend ist. Der Raum 22 erstreckt sich über die Öffnung 12 hinaus. Beim Austausch der Einspritzdüse ist es erforderlich, daß diese Räume, die eine Farbe PT während der Beobachtung einfangen, eliminiert werden. Die früheren Verfahren, die exzessives Schleifen erfordern, um eine zum Schweißen geeignete Oberfläche zu bekommen, führen zu Strahlenexposition und längerer Blockierung der Einrichtung.
Die Austauschdüse und das erfindungsgemäße Verfahren eliminieren den Zeitverlust aufgrund des vorher erforderlichen Schleifens. Die ursprüngliche Düse 10 wird entfernt, indem sie auf Höhe der Außenseite der Wand 14 abgeschnitten wird. Der übrige Teil der ursprünglichen Düse 10 wird unter Verwendung eines Bearbeitungsverfahrens entfernt, das dem des Durchbohrens entspricht. Eine Schweißstelle in Form eines J-Kanals 24 wird dann in der ursprünglichen Schweißstelle herausgearbeitet, wie in Figur 3 dargestellt. Die Öffnung 12 wird dann teilweise von innen des Druckbehälters ausgehend durchbohrt, um ein zylindrisches Lager 13 neben der inneren Oberfläche der Wand 14 zu schaffen. Die Andruckmanschette zum Schweißen 26 ist so dimensioniert, daß ihr äußerer Durchmesser sich eng an
den Durchmesser des zylindrischen Lagers 13 anpaßt und leicht von dem zylindrischen Lager 13 aufgenommen wird. Der innere Durchmesser der Andruckmanschette zum Schweißen 26 ist für das Aufnehmen der Austauschdüse 26 ausgelegt. Wenn einmal die Andruckmanschette zum Schweißen 26 und die Austauschdüse 28 in Position gebracht sind, werden sie an Ort und Stelle, wie durch die Austauschschweißstelle 30 angedeutet, verschweißt Die Andruckmanschette für das Schweißen 26 und die Austauschdüse 28 können miteinander verbundene Teile oder lose sein. Wenn die Andruckmanschette für das Schweißen 26 und die Austauschdüse 28 lose Teile sind, so werden sie miteinander unter Verwendung eines Lotes 30 verschweißt.
Weil viele Arten unterschiedlicher und verschiedener Ausführungen auf dem Gebiet des Erfindungskonzeptes realisiert werden können, das hier dargestellt wurde, und weil viele Modifikationen bei der Ausführungsform durchgeführt werden können, die hier detailliert in Übereinstimmung mit gesetzlichen Forderungen dargestellt wurde, versteht sich von selbst, daß die hier angegebenen Einzelheiten aufgefaßt werden müssen als illustrativ und ohne einschränkende Wirkung.

Claims

1. Druckbehälter (14) mit einer Original- bzw. existierenden Einspritzdüse, die entfernt wurde, um einer Austauschdüse (28) Platz zu machen, wobei ein Bereich zur Vorbereitung einer späteren Verschweißung in die ursprüngliche Verschweißung eingearbeitet wurde und eine Öffnung (12) der Einspritzdüse, welche freigelassen worden ist teilweise vom Inneren des Druckbehälters aus, der vergrößert wurde, um ein Zylinderlager (13) zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß

die Austauschdüse aufweist:

a. eine Andruckmanschette (26), die in dem erweiterten Lager (13) der Öffnung (12) aufgenommen ist, wobei die Andruckmanschette (26) am Inneren des Druckbehälters verschweißt ist, und dadurch daß

b. die Austauscheinspritzdüse (28) durch die Andruckmanschette und die Öffnung (12) aufgenommen ist.

2. Austauscheinspritzdüse (28) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit der Manschette (26) fest verbunden ist.

3. Austauscheinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit der Manschette (26) verschweißt ist.

4. Verfahren zum Austauschen einer Einspritzdüse, die sich in einem Druckbehälter (14) durch eine Öffnung (12) in der Wand des Druckbehälters erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß es aus folgenden Schritten besteht:

a. Entfernen der ursprünglich existierenden Einspritzdüse;

b. Ausarbeiten eines Vorbereitungsbereichs für eine spätere Verschweißung aus der verbleibenden ursprünglichen Verschweißung;

c. teilweises Aufbohren der Öffnung (12) der Einspritzdüse, die freigelassen ist vom Inneren des Druckbehälters aus, um ein zylinderförmiges Lager (13) zu bilden; und

d. Einbau einer Austauscheinspritzdüse (28) in die Öffnung (12) und einer Andruckmanschette (26), die in dem Lager (13) vom Inneren des Druckbehälters her verschweißt wird.