KR100452401B1 - 원전 증기발생기용 비용접식 슬리브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원전 증기 발생기의 전열관용 슬리브에 있어서, 전열관보다 직경이 작은 슬리브를 구비하고,

슬리브의 외주면에는 전열관과의 결합을 위한 강성띠와, 전열관과의 실링을 위한 연성띠가 교대로 이루어지는 확장부를 형성하며,

확장부는 슬리브 내에 공기압 발생구와 같은 확장기구를 삽입하여 확장시 확장부가 전열관과 결합 고정되도록 구성한 원전 증기발생기용 비용접식 슬리브 이다.

상기 확장부는 강성띠와 연성띠가 조합된 3개의 띠로 이루어진 것이 좋다.

Description

원전 증기발생기용 비용접식 슬리브{Non-welding sleeve for steem generater of nuclear generator}

본 발명은 원전 증기발생기용 비용접식 슬리브에 관한 것으로, 증기 발생기를 이루는 전열관과 슬리브가 결합하는 확관부에 강성 및 연성의 띠를 구분 형성하여 확관시 별도의 용접 없이도 결합 가능하며, 연성띠의 작용으로 실링성을 가질 수 있도록 한 원전 증기발생기용 비용접식 슬리브에 관한 것이다.원자력 발전소에서는 2차측 냉각수를 전열관 내부로 순환시켜 과열증기를 발생함으로써 오염의 우려가 없도록 하는 증기 발생기를 사용하고 있다(국내특허등록 제 10-0286515). 이러한 증기 발생기는 다수의 전열관을 유자형으로 구성하여 양단을 튜브시트에 결합 고정시키는 구성을 이룬다. 그런데 전열관이 일부 손상되면 원전 1차수 누설사고가 나기에 이를 해결코자 수시로 점검하여 증기발생기를 이루는 전열관 중에서 손상된 전열관의 입구를 막기도 한다(미국특허 제 4502511호, 4513786호). 이렇게 전열관의 양 끝 단을 관막음 하는 것은 해당하는 전열관을 가동에서 효과적으로 제외시키고, 단지 남아 있는 증기발생기의 효율을 떨어뜨리는 요인이 된다. 따라서 최근에는 손상된 전열관에 보조 슬리브를 용접하여 전열관의 손상 부분만을 국부적으로 정비하는 실정이다. 이러한 슬리브는 전열관에 용접하거나, 브레이징 접합하거나, 기계적 롤을 이용한 롤링이나, 다단의 수압확관을 이용하여 설치하는 것을 들 수 있다. 이 경우 슬리빙 기술은 용접 또는 브레이징의 경우 공정이 복잡하며, 다단의 수압확관을 이용하는 경우 슬리브가 길어져 설치할 수 있는 범위가 한정되어지며, 설치 후에도 누설을 감수하여야하는 문제점이 있다. 또한 슬리브의 경우 튜브 시트 밖에서 기계적으로 롤링을 하거나, 수압확관하여 설치하는 경우 전열관의 변형률이 크면 부식 성질이 떨어지므로 변형률이 없는 다단의 수압확관을 사용하고 있다. 그러나 이 기술 역시 누설을 허용하여 완벽한 기밀을 유지시키기는 어려우며, 또한 다단의 확관층을 이용하므로 슬리브의 길이가 길어져 설치 범위가 한정되는 등의 문제점이 있다. 상시 슬리브를 용접하는 예로는 도 1 과 같이 튜브 시트(3)에 유자형 전열관(1)단부가 결합 고정되고(도면에서는 유자형 전열관의 일단 부위만 나타냄), 손상된 전열관(1)의 부위(P)에는 슬리브(2)를 끼워 전열관(1)과 슬리브(2)를 용접함으로써 손상된 전열관(1)의 기능을 유지하도록 사용한다. 그런데 용접부위가 다시 파손되기도 하고 용접시 용접불량 등으로 이를 신뢰할 수 없는 실정이다. 이를 위하여 별도의 슬리브 튜브 검사용 초음파 검사장치가 국내 공개특허 제 2001-001140호로 알려져 있다. 즉, 슬리브 튜브를 용접하는 방식은 용접의 신뢰성을 확신하지 못하기 때문에 별도의 확인 장치를 사용하여 확인하여야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 이를 해소코자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 슬리브에 전열관과 확장 결합하는 확장부를 두고 확장부에는 전열관과 확장 결합하는 연성 및 강성띠를 두어 비용접식으로 실링 결합 가능토록 하는 원전 증기발생기용 비용접식 슬리브를 제공하려는 것이다.

이를 위하여 본 발명은 원전 증기발생기를 이루는 전열관에 끼움 결합하는 슬리브에서, 슬리브 양단에 확장부를 두고, 확장부는 연성과 강성을 이룬 띠를 외주면에 링상으로 각각 구분 형성한다

도 1 은 일반적인 원전 증기발생기의 전열관에 설치한 슬리브를 나타낸 단면도,

도 2 는 본 발명의 슬리브가 전열관에 결합되기 전의 상태를 나타낸 요부 구성도,

도 3 은 도 2 의 요부 확대도,

도 4 는 본 발명의 슬리브가 전열관에 설치된 상태를 나타낸 결합단면도,

도 5 는 본 발명의 슬리브가 튜브 시트에 결합된 상태를 나타낸 요부 확대 단면도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1;전열관 20;슬리브

30;확장부 31,35;강성띠

32;블래스팅홈 33;연성띠

즉, 본 발명은 원전 증기 발생기의 전열관용 슬리브에 있어서, 전열관보다 직경이 작은 슬리브를 구비하고,

슬리브의 외주면에는 전열관과의 결합을 위한 강성띠와, 전열관과의 실링을 위한 연성띠가 교대로 이루어지는 확장부를 형성하며,

확장부는 슬리브 내에 확장시 공기압 발생구와 같은 확장기구를 삽입하여 확장시 확장부가 전열관과 결합 고정되도록 구성한 원전 증기발생기용 비용접식 슬리브를 제공하려는 것이다.

상기 확장부를 이루는 강성띠는 슬리브 외주 상하로, 연성띠는 그 중앙부위에 형성한 것을 예시할 수 있다.

상기 확장부를 이루는 연성띠는 슬리브 외주 상하로, 강성띠는 그 중앙부위에 형성할 수도 있다.

이하 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2 는 본 발명의 슬리브(20)를 전열관(1) 내에 안치시켜 확장하기 전의 상태를 나타낸 단면도로, 슬리브(20) 외경이 전열관(1)의 내경보다 약간 작도록 구성하고, 슬리브(20)외주에는 확장부(30)를 두고, 확장부(30)는 강성의 강성띠(31,35)를 슬리브(20) 외주 상하부에, 연성의 연성띠(33)를 상기 강성띠(31,35) 중앙의 슬리브(20) 외주에 형성한다. 상기 강성띠(31,35)와 연성띠(33)는 상호 일정 높이의 간격(L)을 두고 배열토록 하는 것이 좋다. 이는 이어 확장기구(도시하지 않음)로 확장 시 다단계로 결합(강성띠(31)) 및 실링(연성띠(33))을 하여 신뢰성을 향상시키기 위함이다.

도 3 은 도 2 에 보인 슬리브(20)의 강성띠(31)와 연성띠(33)부위와, 대응하는 전열관(1)을 확대 도시한 확대도로, 슬리브(20)의 확장부(30)에 일정 깊이(예를 들어 0.05미리미터)의 블래스팅홈(32)을 강성띠 및 연성띠 형성용으로 형성하고, 블래스팅홈(32)에 별도의 코팅수단(코팅수단은 프라즈마 용사나 도금과 같은 알려진 기술을 이용하는 것이기에 이의 도시는 생략함)을 이용하여 코팅층으로 코팅(0.1미리미터로 코팅하여 슬리브(20) 외표면으로는 약 0.05미리미터가 노출되도록 코팅하는 것을 예시할 수 있다)하여 강성띠(31)와 연성띠(33)를 각각 구분되게 형성(각 띠(31,33)의 폭(W)은 4미리미터, 각 띠(31,33)의 간격(L)은 5미리미터를 예시할 수 있다)한다. 상기 강성띠(31)의 바람직한 재질로는 전열관(1)보다 강도가 강한 니켈-크롬계 금속 또는 금속 산화물을 들 수 있으며 이에 한정하지는 않는다. 상기 연성띠(33)의 바람직한 재질로는 99.9 퍼센트의 순도를 가지는 니켈을 들 수 있으며 이에 한정하지는 않는다.

도 4 는 본 발명의 슬리브의 확장부(30)를 확장시켜 확장부(30)와 전열관(1)이 결합된 상태를 나타낸 단면도이고, 도 5 는 튜브시트(3)에 결합된 전열관(1) 대응 부위에 슬리브(20)의 확장부(30)가 확장 안치된 경우를 나타낸 도면으로, 도 2 및 도 3 과 같이 전열관(1)에 슬리브(20)가 끼움 결합된 상태로 슬리브(20)를 일차 끼우고 확관장치(예를 들어 공지의 수압 확관장치, 기계적인 롤링, 화약의 폭발 등을 사용한다)를 사용하여 확장부(30)를 확장시키면 도 4 및 도 5 와 같이 확장 결합한다. 이 경우 확장부(30)에는 상하부에 강성의 강성띠(31)(35)가 있어 확장시 강성띠(31)(35)보다 상대적으로 연한 전열관(1)의 내표면을 파고 들어가서 고정시키므로 양호한 결합 기능을 수행하게 된다. 한편 확장시 연성의 연성띠(33)는 전열관(1)의 내표면 보다 약하므로 전열관(1)의 내표면의 불규칙에 기인한 어떠한 틈도 막아주는 실링 기능을 수행하게 된다. 따라서 슬리브(20)는 도 5 와 같이 튜브 시트에 대응하는 전열관(1) 대응 부위에서 전열관(1)과 슬리브(20)의 확장부(30)를 통하여 강성띠(31)(35)와 연성띠(33)의 결합으로 실링 결합시킨다. 아울러 튜브 시트에 대응하는 부위에서 어느 정도의 거리를 둔 위치에서도 상기 슬리브(20)의 상단을 이루는 개소에 있는 확장부(30)를 사용하여 도 4 와 같이 확장 결합시킨다. 이 경우에도 역시 강성띠(31)(35)로는 강성띠(31)(35)가 전열관(1)의 내표면을 침투토록 하여 전열관(1)과 슬리브(20)의 상호 결합을 유지시키고, 연성띠(33)로는 연성띠(33)가 전열관(1)의 내표면을 침투하는 대신 내표면의 틈새를 긴밀히 막아주는 결합 기능을 한다. 즉, 강성띠(31)(35)로는 별도의 결합수단(종래의 용접)이 필요치 않도록 전열관(1)과 슬리브(20)가 결합하는 기능을 수행토록 하고, 혹시 생길 수도 있는 틈새는 연성띠(33)의 연성 작용으로 연성띠(33)가 슬리브(20)의 내표면을 실링하여 실링성을 제공토록 한다. 상기에서 확장부(30)가 도 5 와 같이 증기발생기 튜브시트(3)의 중간에 위치하는 원인은 두꺼운 판의 위쪽 또는 아래쪽으로 하중이 작용할 때 튜브시트(3)가 아래쪽 또는 위쪽으로 휘게 되는데, 이 때 슬리브(20)를 튜브시트(3)의 상단 또는 하단에 설치할 경우 상대적으로 강한 튜브시트(3)의 변형에 의해 전열관(1)과 슬리브(20) 사이에 간격이 발생할 가능성이 있기 때문에 튜브 시트의 어느 쪽에 하중이 작용하든지 항상 평형을 유지하고 있는 중간부에 설치하는 것이 안전하기 때문이다.

본 발명에서의 슬리브(20)는 양 끝단이 모두 단순한 확장에 의하여만 전열관(1)에 채결이 된 상태이다. 따라서 경우에 따라서 발생할 수 있는 슬리브의 제거도 가능하여진다. 물론 기존에 사용되고 있는 제거기구도 사용 가능하다. 그러나 대부분의 제거기구는 플러그에 적용되었고, 슬리브 제거에는 사용되지 않았으나, 플러그를 제거하는 원리가 그대로 본 발명의 슬리브를 제거하는데 사용되어질 수 있다. 즉, 확관부를 나선 형태로 가열하면 내부의 슬리브(20)가 약간 수축하여, 이를 적절한 고정기구로 고정시켜서 전열관 끝단을 통하여 제거할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상과 같이 본 고안은 원자력 발전소의 증기발생기를 이루는 전열관에 이상이 생겼을 때, 전열관의 기밀을 유지하도록 슬리브를 끼움 결합하는데 있어서, 슬리브의 전열관 결합 부위에 확장부를 두고 확장부에는 전열관과의 결합을 위한 강성띠와 실링을 위한 연성띠를 두며, 슬리브를 전열관에 결합시에는 확장부의 직경을 공기압 등으로 확장시켜, 확장부의 강성띠는 전열관의 내주면과 결합 고정되고, 확장부의 연성띠는 전열관의 내주면과 실링 기능을 수행하여, 슬리브의 확장부를 확장시키면 별도의 용접을 하지 않아도 확장시 강성띠의 작용으로 결합 기능을 수행하고, 연성띠의 작용으로는 실링 기능을 수행하게 된다.

Claims (5)

1. 원전 증기 발생기의 전열관용 슬리브에 있어서,

   전열관보다 직경이 작은 슬리브를 구비하고,

   슬리브의 외주면에는 전열관과의 결합을 위한 강성띠와, 전열관과의 실링을 위한 연성띠가 교대로 이루어지는 확장부를 형성하며,

   확장부는 슬리브 내에 공기압 발생구와 같은 확장기구를 삽입하여 확장시 확장부가 전열관과 결합 고정되도록 구성한 원전 증기발생기용 비용접식 슬리브.
2. 제 1 항에 있어서, 확장부는 강성띠와 연성띠가 조합된 3개의 띠로 이루어진 것을 특징으로 하는 원전 증기발생기용 비용접식 슬리브.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 확장부를 이루는 강성띠는 슬리브 외주면 상하부에, 연성띠는 그 사이의 중앙부위에 간격을 두고 형성한 것을 특징으로 하는 원전 증기발생기용 비용접식 슬리브.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 확장부를 이루는 연성띠는 슬리브 외주 상하부에, 강성띠는 그 사이의 중앙부위에 간격을 두고 형성한 것을 특징으로 하는 원전 증기발생기용 비용접식 슬리브.
5. 제 1 항에 있어서, 강성띠와 연성띠는 슬리브의 외주면에 띠상의 블라스팅홈을 형성하고, 블러스팅홈에서 성장하여 슬리브의 외주면 직경보다 커지도록 노출된 것을 특징으로 하는 원전 증기발생기용 비용접식 슬리브.