KR0134781B1 - 증기발생기 튜브의 밀폐 플러그 - Google Patents

Abstract

없음

Description

증기발생기 튜브의 밀폐 플러그

제1도는 본 발명에 따른 플러그의 축단면도.

제2도는 제1도에 도시한 플러그의 슬롯이 있는 부쉬의 사시도.

제3도는 제1도에 도시한 플러그의 팽창 코어의 사시도.

제4도는 증기발생기 튜브내의 필폐위치에 있는 본 발명에 따른 플러그의 축단면도.

제5도는 젝중인 본 발명에 따른 밀폐 플러그의 축단면도.

제6도는 제거중인 본 발명에 따른 밀폐 플러그의 다른 실시예의 축단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 플러그2 : 본체

5 : 부쉬6 : 팽창코어

20 : 튜브

본 발명은 증기발생기 튜브의 밀폐 플러그에 관한 것이다.

가압수형 원자로의 증기발생기는, 내부에서 워터박스(water box)가 두꺼운 튜브판에 의해 제한되어 있고, 스팀 발생기의 튜브다발이 고정된 원통형 케이싱을 포함하며, 각 관다발은 두개의 평행지관을 포함하는 데, 그 단부는 플랜지이음 및 용접에 의해 튜브판 내측에 체결된다.

증기발생기가 작동될 때, 튜브는 가압수를 포함하는 원자로의 주 유체와, 증발하는 공급수를 포함하는 보조유체 모두에 접촉한다. 증기발생기 작동조건하에서, 튜브는 여러 종류의 손상, 특히 이들이 접촉하는 유체에 의한 부식에 노출된다. 증기발생기의 어떤 튜브는 사용중 결함이 생기게 되는데, 그 예로써 보조유체의 오염을 증가시키는 누출을 일으키는 크랙이 발생될 수 있다.

따라서, 원자로 보수기간중 증기발생기상에 조처를 취하여 누출의 원인이 되는 손상을 유발하는 튜브 접속을 수행할 필요가 있게 된다.

증기 발생기 튜브의 밀폐 플러그는 공지되어 있으며, 이들은 증기발생기 튜브에 삽입된 후 플러그의 직경 팽창을 이룰 수 있도록 플러그 본체내의 보어에 도입된 관형 클램핑 수단과 같은 바닥부에 의해 한쪽 단부가 폐쇄된 관형 본체를 포함한다.

특히, 클램핑 수단은 니켈같은 금속으로된 부쉬(bush)와 원래 형태로 복원되는 능력을 갖는 니켈 합금으로 된 코어를 포함하며, 상기 두 부품은 튜브내에서 플러그 본체와, 그 체결부재의 반경방향 팽창을 이룰 수 있게 상호 작용하도록 되어 있다.

부쉬 및 익스팬더 코어(expander core)는 플러그 본체와 부쉬가 반경방향 팽창 가능하도록 부쉬내에 익스펜터 코어가 결합될 때 상호 작용하는 상호 대응 작용면을 갖는다. 익스팬더 코어는 증기 발생기 튜브내의 적소에 플러그가 위치될 때 부쉬내의 보어에 도입되며, 부쉬와 상기 코어의 작용면은 바닥 반대측에 배치된 플러그 본체에 오리피스 방향으로 넓어진 절두원추형 베어링면으로 구성되는 것이 보통이다.

플러그가 상기 증기발생기 내부에서 증기 발생기 작동온도에 이르면 원래 형태로 돌아가는 성질이 있는 익스팬터 코어는 증기발생기 튜브의 누출방지 밀폐부재와 플러그 본체의 결합 팽창을 보장하는 직경 팽창을 겪게 된다.

그러나, 증기발생기의 튜브의 효과적 밀폐를 보장하는 이런 플러그는 몇가지 단점을 갖고 있다.

한편, 익스팬더 코어를 만드는데 사용하며 원상태로 복귀하는 능력이 있는 니켈 합금은 작동온도에서 원자로의 주유체에 의한 침식에 충분한 내성을 갖고 있다.

다른 한편, 부쉬내로 익스팬더 코어를 밀어넣음으로써 플러그의 누출방지 클램핑 장치는 마찰력과, 부쉬 및 플러그 본체의 금속 변형을 극복하기 위한 상당한 노력이 요구된다.

게다가, 증기발생기 튜브내에 장착된 플러그의 제거를 수행할 필요가 있다. 이는 특히, 처리, 예를 들어 내식성을 갖게 해주는 응력제거후에 재사용되는 관다발의 막힘이 일어날때 그렇다.

마찬가지로, 이들 튜브의 수선이 용이해져서 균열을 갖는 증기발생기 튜브의 상용 튜브로 복귀되는 잇점이 있다.

상술한 바와 같은, 밀폐 플러그는 코어의 추출을 먼저 수행하고 수축을 제거할 수 있도록 플러그 본체를 드로잉함으로써 제거할 수 있다.

이러한 제거공정은 프라마똥므사의 프랑스특허 제87-14326호에 기술된 장치를 사용하여 실행할 수 있다.

상기 두단계의 공정은 비교적 길고 복잡해서 효과적으로 수행하기 곤란하며 또 복잡한 공구를 사용할 필요가 있다. 게다가, 플러그 본체의 체결 및 클램핑부가 증기발생기 튜브 내벽으로부터 분리되기 전에 부쉬가 작용하는 플러그 본체단부의 파손 위험도 있다.

따라서 본 발명의 목적은 저부에 의한 한쪽 단부가 폐쇄된 관형본체와 플러그 직경방향 익스팬더수단을 포함하는 증기발생기 튜브의 밀폐 플러그를 제공하는 것으로, 상기 팽창수단은 팽창 구역의 플러그 본체와 플러그의 직경방향 팽창을 가능케하도록 부쉬의 대응 표면과 상호 작용하게 되어 있는 작용면을 가진 익스팬더 코어 본체 내측에 배치된 부쉬로 구성되며, 이 플러그는 신속하고 어려움없이 튜브내에 장착할 수 있으며 증기 발생기 주 유체에 의한 침식에 대한 내성을 갖고 있어서, 그 효과적인 누설방지 밀폐를 보장하며 그후 뽑아낼 수 있게 되어 있고 이것이 단일 동작으로 되며 튜브 내측에 부착된 부재의 이탈을 일으키는 플러그의 부분이 누출위험도 없는 밀폐 플러그를 제공하는 것이다.

이를 성취하기 위해, 부쉬는 적어도 두개의 길이방향 슬롯에 의해 분리되고, 내면에는 플러그 저면을 향해 넓어진 작용면과, 외면상네는 플러그가 튜브내로 삽입될 수 있는 비팽창 상태에 있을 때, 부쉬의 작용면에 관한 플러그 저부와 같은 쪽에 배치된 대응 작용면을 갖는 적어도 두개의 원통형 탄성부재를 포함하며, 여기서 플러그의 팽창 부쉬 내측에서 익스팬더 코어를 저부에 대향하는 플러그 본체 개방단부를 향해 이동 함으로서 얻을 수 있다.

본 발명의 이해를 돕기 위해, 본 발명에 따른 밀폐플러그와 가압 수형 원자로의 증기발생기 튜브내에 상기 플러그를 끼워맞추고 제거하는 공정을 첨부 도면을 참조하여 비 제한적인 예를 들어 설명키로 한다.

제1도는 도면 부호 1로 전체를 표시한 본 발명에 따른 플러그를 도시한다. 상기 플러그(1)는 견고한 저부(3)에 의해 한단부가 폐쇄되고 반대측 단부는 개방된 관형본체(2)를 포함한다. 관형본체(2)의 내부 보어는 본체(2)의 개방단부 근처의 길이의 일부(4)에 내부 나사가 형성되어 있다.

부쉬(5)와 익스팬더 코어(6)로 구성된 직경방향 팽창 수단은 본체(2)내측에 배치되어 있다. 부쉬(5)는 환형 저부(7)에 의해 저부(3)에 지지되어 있고 환형저부(7)로부터 시작하여 벽 두께가 얇은 제1부분(5a)과 플러그의 저부(3)쪽으로 넓어지는 절두원추형(5c)에 의해 분리된 벽두께가 두꺼운 제2부분(5b)을 포함한다.

따라서 부쉬(5)의 내부 보어는 절두원추면에 의해 분리된 대경부와 소경부를 포함한다.

제1도에서, 플러그는 본체(2)의 외경이 증기발생기 튜브 내경보다 약간 작은 비 팽창상태로 도시되어 있다.

플러그 본체는 부쉬의 작은 내경부(5b)에 마주보는 부분의 외면상에 후술하는 바와 같은 증기발생기 튜브의 플러그 장착을 보장하게 되어 있는 두개의 원형 돌출 스플라인(10)을 갖고 있다.

제1도 및 제2도에서 알 수 있는 바와 같이, 부쉬(5)는 그 직경 팽창을 보장하고 서로 이격되도록 탄성변형될 수 있는 원형부(9) 또는 얇은 조각을 형성하는 길이 방향 슬롯(8)을 갖고 있다.

부쉬(6)는 부쉬의 부분(5a)에 대응하는 얇은 부분과 부쉬의 부분(5b)에 대응하는 두꺼운 부분 및 저부(7)를 향해 넓어지고 부쉬(5)의 부분(5c)에 대응하는 경사부를 갖고 있다.

부쉬(5)의 환형 저부는 주위방향 홈(13)과 홈(13)내로 개방되는 두개의 반경방향 노치(12a,12b)를 갖고 있는 제1도에 도시한 바와 같이 플러그의 본체(2)에 대해 부쉬(5)를 고정할 수 있는 총검식 체결기를 형성하는 플러그 본체(2) 내벽에 가공된 두 걸이부(14)를 갖고 있다.

제3도는 큰 외경부(6a), 작은 외경부(6b) 및 이들 부분(6a,6b) 사이의 절두원추형 연결부(6c)를 포함하며 관형으로 제조된 익스팬더 코어(6)를 도시한다.

익스팬더 코어 소경부(6b)는 내부나사(16)를 갖고 있다.

플러그(1)는 다음 방법으로 끼워진다.

우선, 익스팬더 코어(6)를 소경 입구부를 가진 부쉬(5)의 보어내에 삽입한다. 익스팬더 코어(6)를 삽입하는 것은 얇은 조각(9)의 탄성에 의해 가능하다. 익스팬더 코어(6)는 단부가 부쉬의 환형저부(7)에 닿는 순간까지 부쉬(5)의 축방향으로 밀려진다.

이때 상기 코어는 제1도에 도시한 바와 같이 부쉬(5) 내측에 있게 되어 환형 저부(7)는 총검식 체결기(12a,12b,14)에 의해 본체(2) 저부(3)하방에 고정된다.

제1도에 도시한 형상의 플러그는 이때 증기 발생기 튜브의 체결을 수행하는데 사용할 수 있다.

상향 확장되어 코어의 작용면을 형성하는 상기 코어(10)의 절두원추형면(6c)은 부쉬(5)의 대응 작용면(5c)에 대해 상방, 즉 저부(3)와 같은 쪽에 배치되어 있다.

제4도에서, 증기발생기 튜브(20)의 단부는 튜브판(17)내측에 끼워지고, 환형 용접점(19)에 의해 이 이판에 밀폐 체결된 상태로 도시되어 있다.

튜브(20)내측에 플러그(1)를 장착 및 밀폐 체결하기 위해 공지형태의 공구가 사용되는데, 이는 플러그 개방단부(2a)에 맞닿는 본체와 로드를 포함하며, 그 로드의 나사단부는 익스팬더 코어(6)의 내부 나사부에 나사 결합된다.

끼워맞춤 공구에 연결된 플러그는 저부(3)에 대향하는 그 개방단부(2a)가 제4도에 도시한 바와 같이 튜브판(17)의 입구면에서 올라오게 되도록 튜브(20)내로 삽입된다.

공구 본체는 지지체에 연결되어 있고 로드는 코어(6)상에 하향 견인력을 작용하도록 기계적 또는 유압장치에 의해 작동된다.

상호 대응하는 코어의 작용면(6c)과 부쉬의 작용면(5c)은 부쉬(5)와 본체(2)의 직경 팽창이 가능하도록 상호 작용하며 튜브벽과 접촉하게 된 원형 스플라인(10)은 얇아져서 금속내로 약간 관통된다.

상기 코어(6)는 제4도에 도시한 위치에 있을때까지 하향 이동된다. 코어(6)의 대경부(6a)는 이때 조각(9)의 변형결과 반경방향 팽창을 받은 부쉬의 벽두께가 두꺼운 부분(5b)에 내측에 있게 된다.

이렇게 하여 플러그 본체(2)는 저항성 및 누출 방지식으로 튜브(20)내측에 체결되며 스플라인(20)은 튜브의 내벽에 고착된다.

이때 익스팬더 코어의 내부 나사부(16)에 결합된 상기 공구의 나사부를 풀어서 공구를 제거할 수 있다.

끼워맞춤 공구는 튜브판(17) 하방에 배치된 증기발생기 워터 박스에 들어간 작업자에 의해 수동 작동되며 혹은 증기발생기 워터 박스에 주입되고, 워터박스 외부로부터 제어되는 자동장치에 의해 장착, 작동될 수 있게 된다.

제5도는 본 발명에 따른 플러그(1)를 제거중인 상태를 도시한다.

이런 제거를 위해, 사용한 공구는 플러그를 끼우는데 사용하는 상술한 공구일 수 있다. 이를 위해, 공구 로드는 제거목적으로 익스팬더 코어(6)상에 미는 힘을 가하도록 양쪽방향으로 작용될 수 있기에 충분하다.

제5도에 도시한 바와 같이, 푸쉬로드(21)의 단부는 코어(6)의 내부나사(16)에 나사 결합하여 체결된다. 공구(22)의 본체는 플러그의 본체(2)ㄹ의 내부 나사부(4)에 나사결합된다. 미는 힘은 로드(21)에 의해 플러그의 저부(3)방향으로 코어(6)상에 작용된다. 로드(21)는 나사부 너머에 배치되어 코어(6)가 제4도에 도시한 위치로부터 부쉬(5)의 환형저부(7)를 향해 후퇴한 위치로 이동할때 플러그의 저부(3)상에 닿는 소경 연장부(21a)를 갖고 있다. 따라서, 미는 힘은 플러그 저부상에 작용되며 그 개방단부(2a)는 내부 나사부(4)에 의해 공구 본체에 연결된다.

제6도는 제5도에 도시한 공구의 본체(22)와 유사한 본체(22')와, 견부(21'c)에 의해 분리된 대경부(21'a)와 소경부(21'b)를 구비한 로드(21')를 포함하는 공구의 다른 실시예를 도시한다. 로드(21')는 코어(6)의 보어내로 부분(21'c)에 의해 결합하며 나사부가 없다. 여기서 견부(21'c)는 코어(6)의 단부에 닿게 된다. 이렇게 하여 미는 힘은 공구의 로드(21')를 거쳐 코어에 의해 플러그(3) 저부상에 작용할 수 있다.

따라서 플러그 본체(2)는 축방향으로 연장부를 갖게 되며 플러그 저부는 위치(3)에서 위치(3')로 변경된다. 이렇게 mm로 축방향 연장이 되면 수축에 의해 플러그 본체(2)의 변형부의 직경을 축소시켜 우 원형 스플라인(10)을 튜브(20)벽으로부터 뽑아낼 수 있다. 그런 다음, 튜브(20)벽에 더 이상 고착되지 않은 플러그 본체(2)는 튜브가 상기 작업중에 긁힘이나 손상을 받지 않고 튜브로부터 뽑힐 수 있다.

따라서 튜브의 예방 플러깅을 고려할 경우, 증가 발생기의 튜브는 플러그 제거후 재 사용할 수 있다.

게다가, 이런 제거작업은 익스팬더 코어를 먼저 뽑아낼 필요없이 단일 동작으로 수행된다.

작업장에서의 플러그 접속작업은 익스팬더 코어를 슬롯이 있는 부쉬내로 삽입하고 부쉬를 플러그 본체 내에 삽입한 후 체결하는 공정으로 이루어지며, 슬롯이 있는 부쉬(5)의 가요성 및 탄성에 의해 매우 용이하고 신속하게 수행될 수 있다.

얇은 조각의 단부(9a)상에 밀어붙여서 부쉬(5)를 저부(3)에 닿게 하는 공구를 사용하면 코어(6)는 변형을 개시하도록 몇 mm하향 견인되어 코어(6)가 회전될 위험없이 내부 나사(16)내로 공구를 조일 수 있다.

끼워맞춤 후에, 익스팬더 코어는 상호 접촉상태의 작용면(6c,5c)에 의해 부쉬 내부에 유지된다. 부쉬(5)자체는 플러그 저부에 고정되기 때문에 상기 플러그는 부품이 분리될 수 없는 조립체를 형성된다.

부쉬를 형성하는 변형 가능한 조각을 둠으로써, 끼워맞춤중 상당한 직경방향 익스팬더를 겪는 플러그를 설계할 수 있다. 이리하여 플러그는 튜브 밀폐를 가능케 하는데 사용할 수 있으며, 그 내경은 비교적 넓은 범위내에서 변화될 수 있다.

게다가, 끼워맞춤시에, 가요성 조각의 존재는 직경 팽창가능하도록 작용되는 견인력을 제한할 수 있게 해준다. 슬롯이 있는 부위는 플러그의 직경방향 팽창중에 부하보상기 및 분배기의 기능을 수행한다.

플러그를 끼워 맞추는데 작용되는 힘을 증가시키면 끼워맞춤중에 플러그본체 케이싱이 파괴될 위험을 제한 및 심지어 제거할 수도 있게 된다.

한편, 제거작업은 단일 동작으로 수행되기 때문에 더욱 신속해진다. 부쉬내에 익스팬더 코어가 점유되는 경우에도, 제거는 수행할 수 있고, 이때 부쉬를 형성하는 조각이 굽어져서 변형이 진행된다.

플러그 상부가 제거중에 파괴되면 이 상부는 푸쉬로드에 체결된 익스팬더 코어상에 결합된 슬롯이 있는 부위의 단부에 계속 고정되기 때문에 포획된 채로 남게 된다.

슬롯이 있는 부위 내측에 익스팬더 코어가 점유되는 경우, 부쉬의 조각은 굽어질 수 있어서 익스팬더 코어상에 이를 부쉬 및 플러그 저부에 닿게 되도록 미는 힘이 작용하게 해준다. 플러그 본체 하우징이 파괴되더라도 플러그 본체의 장착 스플라인은 먼저 제거되어 플러그는 어려움없이 제거될 수 있다.

본 발명에 따른 플러그는 튜브 내측에 효과적으로 체결되어 작업장에서의 예방 플러깅 및 증기발생기상에서 수행되는 보수 동작중에 튜브를 막는데 사용할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것은 아니다.

이리하여, 부쉬를 플러그 본체 내측에 체결하기 위해, 총검식 장치와는 다른 장치를 사용할 수도 있다. 예를 들어 이 체결작업을 플러그 본체를 외부 해머링하여, 나사연결에 의해, 수축에 의해, 전자비임 용접에 의해, 또는 플러그 저부의 홈으로 부쉬를 변형시켜 수행할 수 있다.

부쉬는 원통형 부분을 몇개 포함하며, 이들 원통형 부분은 많을 수도 있고 간단한 조각으로 할 수도 있다.

적합한 실시예에서, 플러그 본체는 인코넬 690 같은 니켈 합금으로 이루어지며, 부쉬는 니켈 201로, 익스팬더 코어는 응력경화 스텐레스강 316으로 만들어진다. 이들 재료는 원자로 주 유체에 의한 침식에 대해 내성을 가지며 필요한 기계적 특성을 갖는다. 그러나, 기계적 특성 및 내식성이 동등하거나 대등한 다른 재료를 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 밀폐 플러그는 튜브 직경에 관계없이 동등 구조의 증기발생이나 열교환기의 플러깅을 수행하는데 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 플러그는 핵산업 이외의 분야에도 사용할 수 있다.

Claims (7)

1. 저부(3)에 의해 한 단부가 폐쇄된 관형본체(2)와, 플러그의 직경방향 팽창을 얻기 위해 팽창구역내의 플러그 본체(2) 내측에 배치된 부쉬(5) 및 이 부쉬(5)의 대응 표면(5c)과 상호 작용하게 된 작용면(6c)을 갖는 익스팬더 코어로 구성되느 플러그의 직경방향 팽창수단(5,6)을 포함하는 증기발생기 튜브의 밀폐 플러그에 있어서, 부쉬(5)가, 적어도 두개의 길이방향 슬롯에 의해 분리된 두개의 탄성 원통부와, 내벽상에 플러그 저부(3)를 향해 확장된 작용면(5c)을 포함하며, 슬롯이 있는 부쉬(5)내에 연결된 익스팬더 코어는 외면상에 부쉬(5)의 작용면과 관련하여 플러그 저부(3)와 같은 쪽에 배치된 대응 작용면을 갖고 있어서 플러그가 튜브(20)내로 주입되게 하는 팽창 상태에 있을 때 플러그의 팽창은 익스팬더 코어(6)를 그 저부(3)에 대향하는 플러그본체(2) 개방단부를 향해 부쉬(5)내에서 이동시켜서 성취할 수 있게 하 것을 특징으로 하는 증기 발생기튜브의 밀폐 플래그.
2. 제1항에 있어서, 부쉬(5)는 플러그(1) 본체 저부에 접촉하게 되어 있고 환형 저부(7)로부터 개시되며, 부쉬의 작용면을 형성하는 절두원추형(5c)에 의해 부쉬(5)내부 보어내에서 분리된 얇은 제1부분 및 두꺼운 제2부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생기 튜브의 밀폐 플러그.
3. 제2항에 있어서, 부쉬의 환형저부(7)는 저부(3)근처에 플러그 본체(2) 내측에 배치된 수단에 알맞는 플러그(1)의 본체(2)내에 부쉬를 체결하는 수단(12a,12b,13)을 갖는 것을 특징으로 하는 증기발생기 튜브의 밀폐 플러그.
4. 제3항에 있어서, 플러그 본체(2) 내에서의 부쉬(5)의 체결은 총검식 체결에 의해 수행되며 부쉬 연결수단은 홈(13)과 홈(13)내로 개방되는 노치(12a,12b)로 구성되고 플러그 본체(2)의 대응체결 수단은 저부(3) 근처의 본체(2) 보어 내측을 향해 반경방향으로 돌출되는 스너그(14)로 구성되는 것을 특징으로 하는 증기 발생기 튜브의 밀폐 플러그.
5. 제1항에 있어서, 본체(2)는 저부(3)에 대향하는 개방단부에 내부나사부(4)를 갖고 있고 익스팬더 코어(6)도 마찬가지로 내부 나사부(16)를 갖고 있으며, 이들 내부나사부(4,16)는 익스팬더 코어를 본체(2) 개방단부와 본체(2) 저부(3)를 향해 각각 밀고 당겨주도록 공구에 플러그를 연결할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 증기발생기 튜브의 밀폐 플러그.
6. 제1항에 있어서, 익스팬더기 코어(6)는 대경부(6a)와 소경부(6b) 그리고 부분(6a,6b) 사이에 있는 절두 원추형 외면(6c)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 튜브의 밀폐 플러그.
7. 제1항에 있어서, 플러그본체(2)와 부쉬(5)는 니켈 합금으로 되어 있고 익스팬더기 코어(6)는 스텐레스 강으로 된 것을 특징으로 하는 증기발생 튜브의 밀폐플러그.

Images