KR910004023B1 - 증기 발생관의 균열 밀폐 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

증기 발생관의 균열 밀폐 방법

제 1 도는 팽창기술로 수리된 결함있는 증기 발생관의 측면도.

제 2 도는 슬리브 이음 기술로 수리된 결함있는 증기 발생관의 측면도.

제 3 도는 폭발 용접 기술을 사용한 소형슬리브의 배치와 결함있는 증기 발생관의 측면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 관 12 : 관시트

18 : 슬리브 20 : 용접 장치

24 : 폭발물

본 발명은 누설하는 증기 발생관을 수리하는 것에 관한 것이며, 특히 용접으로 손상된 관을 수리하는 개선된 방법에 관한 것이다.

관을 통과하는 유체와 관의 외부와 접촉하는 유체사이에 열 전달이 일어나는 증기 발생기의 작동에 있어서 유체의 혼합을 방지하기 위하여 관에 생긴 하나 이상의 누설부분을 밀폐시킬 필요가 있다. 종래에는 관을 관시트로 확장하는 팽창가능한 슬리브와, 수반된 압력차에 의존하는 용접된 밀폐가능한 슬리브나 플러그에 의해 관을 밀폐하였다.

일반적으로, 고압증기 발생기나 열교환기관이 밀폐되어야 하는 곳에서는 실린더형 슬리브가 관의 보어내경에 삽입되고 용접 비드가 관의 결함없는 부분이고 슬리브 사이에 치밀한 밀폐를 이루는 접합부의 외경주위에 용착된다. 여러 가지 경우에서 이와 같은 밀폐기술이 사용되지만 유체가 관 슬리브의 접촉 부분을 관통할 수 있고 용접비드를 통하여 부식시켜 누출의 원인이 되기 때문에 때로는 부적당했다. 특히, 어떤 열 교환기에서는 공간의 제한으로 인하여 종래의 장치를 사용하는 용접 슬리브를 밀폐하는 것은 비교적 어렵다.

저압 열교환기 관에 있어서 실린더형 슬리브는 관의 보어내경으로 삽입되고, 슬리브와 관사이를 기계적으로 밀폐하기 위하여 기계적으로, 수력으로 혹은 폭발력으로 확장된다. 대부분의 경우에서 이와 같은 밀폐는 일단 확장된 영역이 여러회의 온도 사이클에 방치되면 누출하는 경향이 있다.

종래에는 관형 열 교환기의 관시트 영역에서 누출 결점은 관 외부의 유체흐름으로부터 누출을 격리시키기 위하여 결점있는 영역위의 위치에(혹은 경우에 따라 아래의 위치에) 관시트내로 기계력 ,수력 혹은 폭발력으로 관을 확장시킴으로써 수선되어 왔다. 이와 같은 방법은 관이나 관시트가 기계력 접촉 상태에 있을 때 누출을 중지시키는데 항상 유효하지는 않으며, 더 나아가 증기 발생기의 작동은 밀폐를 느슨하게 하는 열 사이클에 이음매를 방치한다. 이와 같은 방법의 성공여부는 관시트 관의 균열에서 파편이 없거나 관시트의 부식 가능정도에 달려 있으며 둘중 어떠한 상태에서도 시도하면 누출방지를 망칠 수 있다.

결함있는 관을 밀폐시키는 종래의 방법은 관시트로 관을 팽창시키거나 결함부분에서 떨어진 영역에서 관에 슬리브를 땜질하거나 용접하여 밀폐시켜 왔다. 관을 관시트나 슬리브로 팽창시킴으로써 관 외부 혹은 관내의 유체 흐름으로부터 관의 결함부분을 격리시킨다. 슬리브 이음을 할 경우, 앞단에서 부식된 경우에 슬리브가 실제로 유체 도관이 되므로 슬리브는 원래의 관에 영향을 미치는 하중력에 견딜수 있어야 한다. 이와 같은 형태의 슬리브는 수리된 관내에서 유체흐름영역을 매우제한하므로 증기 발생기의 효율을 감소시킨다.

본 발명은 관시트 영역내에서 증기 발생기관의 균열을 밀폐시키거나 이어 맞추는 방법을 사용하므로써 종래 기술의 단점을 피한다. 이 방법은 관의 질이 저하된 영역위에 금속결합을 형성하기 위하여 폭발 용접장치를 사용한다. 이 슬리브는 슬리브의 총길이를 따라서 관의 내벽에 용접된다. 슬리브 두께의 크기는 정상적인 슬리브 이음 기술에서와 같이 관내에 유체흐름 면적을 제한하지 않도록 정해진다.

제 1 도 내지 제 3 도에서는 전형적인 균열 혹은 누출을 밀폐시킬 일반적인 형태와, 본 발명에 의한 슬리브 및 방법이 도시되어 있다. 관시트(12)내에는 결함있는 관(10)이 도시되어 있다. 표준절차에 따라서 관(10)은 관시트(12)와 접촉하도록 팽창되고 관시트에 단부(14)가 용접된다. 로울 팽창이 일어나는 관(10)의 영역과 관이 직경이 증가하거나 감소하여 관 시트(12)와 접촉하게 되는 영역에서 응력 부식 균열(16)이 일어나는 사실은 알려져 왔다. 이와같은 균열을 격리시키는 종래의 방법은 제 1 도 및 제 2 도에 도시된다. 제 1 도는 균열된 영역과 관외부의 유체사이에서 관 시트(12)쪽으로 관(10)을 팽창시키는 방법을 도시한다. 이 방법은 관 외부의 유체로부터 관내부의 유체를 격리시키므로써 누출을 중지시킬 목적으로 금속대 금속 접촉을 제공하는 것이다. 관(10)은 수력으로 기계력으로 혹은 폭발력으로 팽창되어 관시트(12)와 접촉한다. 제 2 도는 슬리브 이음으로 관(10)내의 유체흐름에서 균열을 격리하는 제 2의 기술을 도시한다. 결함있는 관의 질나쁜 영역보다 더 긴 길이와 관(10)의 직경보다 작은 직경을 갖는 슬리브(18)는 관(10)내에 배치된다. 이때 슬리브(18)의 두 단부는 팽창되어 관의 결함없는 영역에서 위치되거나 용접된다.

증기 발생관에서 누출부분을 수리하는 양호한 기술은 제 3 도에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 폭발 용접 장치(20)는 결함있는 관(10)으로 삽입된다. 용접장치(20)는 장치(20)가 폭발될 때 작은 조각으로 부서지기 쉬운 플라스틱 물질로 구성된 정면의 컵부재(22)를 구비한다. 폭발하기 쉬운 폭발물(24)은 컵부재 (22)내에 있다. 연장되는 도선(28)을 구비한 전기 폭발기(26)는 폭발물(24)의 한쪽단부와 접촉한다. 도선(28)은 수리될 증기 발생관에서 떨어져 있는 영역에 위치하는 점화 상자 (도시안됨)에 연결된다. 위치 설정 부재(30)는 컵부재(22)의 정면에 부착되어 용접장치(20)를 관(10)내에 축방향으로 정렬시키며, 폭발 용접을 안전하게 해주고 슬리브(50)를 접속에 유지시킨다.

폭발 용접 장치(20)의 배면 단부는 플러그(32)로 구성된다. 플러그(32)는 정면(34)과 배면(36)으로 구성된다. 플러그의 유도 엣지는 컵부재(22)의 립이 플러그(32)위에 단단히 고정되도록 정면(34)나머지 부분보다 약간 작은 직경을 이룬다. 플러그(32)의 정면단부의 중심부내에는 폭발기 보어가 있다. 폭발기 보어는 폭발기(26)가 꼭 맞게 되는 크기로 구성된다. 컵부재(22)와 플러그(32)가 결합될 때 폭발기(26)가 폭발물(24)과 접촉한다.

플러그의 배면(36)은 네 개의 조립식 부재(38)로 구성된다. 조립식 부재(38)는 이 부재가 수리될 관(10)의 내경보다 작은 직경으로 접히도록 가용성이 강한 플라스틱 물질로 구성된다. 조립식 부재(38)는 관(10)의 내경에 대향하는 탄성력을 가하며, 이것으로 수직으로 관이 세워진 증기 발생기의 관속으로 삽입될 때 고정된 위치에 유지될 것이다. 조립식 부재(38)는 원래 평면(40)을 구비하며, 평면(40)은 완경사(42)로 되어 제 2평면(44)으로 향한다. 장치(20)용 삽입중지로 작용하는 플랜지(flange)부분(46)은 제 2평면(44) 다음에 위치하고, 원격 기구를 조작하는데 쓰이도록 설계된 리세스(48)에서 종단된다. 장치를 기계설비에 삽입하는 동안 장치는 A방향으로 기구 지지구(holder)(도시안됨)에 밀어넣어진다.

기구지지구는 리세스(48)와 결합하는 립을 구비한 실린더의 형태를 갖는다. 장치(62)의 경사진 유도 엣지의 간섭은 장치(62)가 가구 지지구의 립과 접촉할 때 조립식 부재(38)가 장치의 중앙쪽으로 움직이게 한다. 기구 지지구의 립이 리세스(48)와 함께 중심 맞추는 방향으로 이동할 때, 조립식 부재(38)는 원위치로 되돌아오고 장치는 수동이나 자동기구이든지 간에 지지구상에 고정된다. 이때 기구는 장치(20)를 수리될 관(10)에 삽입하도록 배치시킨다. 관에 삽입하는 동안 완경사(42)는 관(10)에 해를 끼친다. 계속 삽입함으로써 기구 지지구로부터 장치를 자동적으로 떼어놓는 부재(38)를 접는다. 이 장치가 관내에 있고 기구 지지구로부터 분리될 때 조립식 부재(38)는 제 3 도에 화살표 B로 표시한바와 같이 제 2 평면(44)에서 관(10)의 내부에 대항하는 탄성력을 발생시킨다. 이 힘은 손상된 관이 수리될 때까지 수평관이나 수직관내의 지정된 위치에서 폭발 용접 장치(20)를 지지하거나 보유할 수 있게 한다.

정면의 컵부재는 부서지기 쉬운 플라스틱 물질로 구성되어 장치가 폭발될 때 작은 조각으로 부서진다. 멜라민포름 알데히드, 요소포름 알데히드나 메틸 메타크릴 산염과 같은 아크릴 플라스틱이 좋다. 강한 가요성 플라스틱 컵은 산산히 부수어지지 않으므로 부적당하며 따라서 관내에 박힌다. 니트로스타치, 니트로구아딘, 아마톨 혹은 펜틀라이트와 같은 폭발물(24)은 요구된 0.35 내지 0.7gm/cc의 밀도를 생성하기에 적합한 힘으로 컵에 담겨진다. 소량의 RDX(사이크로트 리메틸 에메트 리니트 라민즈), PETN(펜타드라이 트릭톨테트 라니트 레이트)혹은 TATOC(테트 라니트로 디벤조-1, 테트 라아즈 펜탈레나)를 촉진제로 작용하도록 폭발물(24)의 상단에 담겨진다. 점성의 얇은 막은 컵부재의 립과 플러그(32)의 유도 엣지 외부에 붙여진다. 폭발기(26)을 구비한 플러그(32)는 점성막에 고정되어 컵부재(32)내에 삽입된다. 플러그(32)는 델린(듀폰트 데네모스사의 상표), 나일론 혹은 폴리에틸렌과 같은 아세탈수지로 구성된다.

플러그의 전면부는, 관내의 폭발성 카트리지와 용접 영역의 최종 위치를 조정하기 위하여 변화있는 길이로 구성될 수 있다. 플러그의 배면은 상기한바와 같은 강성 부재와 조립식 부재로 구성될수 있다. 조립식 부재는 요구된 위치에 장치를 지지하도록 탄성력을 공급한다. 위치 설정부재 (30)를 따라서 네게의 동일한 부재를 사용함으로써 장치(20)는 모든 동작이 원격기구에 의해 수행된다 할지라도 결함있는 관내에 적절히 배치될 것이다.

본 발명의 양호한 실시 방법에서 용접장치(20)는 결함있는 관(10)의 단부에 원격으로 삽입된다. 균열(16)위에 용접될 실린더형 슬리브(50)는 컵부재(22)에 장착된다. 제 3 도에 도시된 바와 같이 축의 길이 방향 슬리브(50)는 컵부재 (22)의 길이와 비슷한 크기를 갖는다. 슬리브(50)가 장착될 수 있도록 컵부재(22)에 장치된다. 리세스는 슬리브(50)가 컵부재(22)의 직경과 같은 높이가 되도록 크기가 정해진다. 슬리브(50)는 약 0.0254cm 내지 0.1016cm(0.010인치 내지 0.040인치)의 벽두께와 약 3.81cm 내지 10.16cm(1.5인치 내지 4.0인치)의 길이로 되어 있다. 슬리브의 유도 엣지 매끄러운 유체흐름 변이 부분을 제공하기 위하여 경사지게 된다. 일단 삽입하여 배치시키면 원격기구는 제거되고 상기 장치는 슬리브(50)를 결함있는 관(10)의 내벽에 용접하는 효과를 가져오도록 폭발된다. 그후 이 절차는 각각의 결함있는 관에 대해 반복된다. 여러 가지 장치가 일순간에 삽입되고 이와 동시에 폭발될 수 있다는 것도 상상할 수 있다.

대부분의 경우에 있어서 산화물이나 다른 물질이 결함있는 관내에 생기므로 슬리브를 용접하기 전에 관의 내부를 깨끗이 하는 것이 좋다. 관은 종래의 방법으로 세척될 수 있다.

본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였지만, 이 기술분야의 숙련된자는 변경이 특허청구의 범위에 의해서 제한된 본 발명의 형태에서 일어날수 있으며, 본 발명의 어떤 특징은 때때로 다른 특징과 대응하여 사용하지 않고도 장점으로 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims (8)

1. 관(10)의 결함있는 영역의 내면을 세척하고, 관(10)내에 그리고 결함있는 영역위에 실린더형 슬리브를 위치시키고, 관(10)에서 슬리브를 폭발성으로 용접시키기 위해서 슬리브내에서 폭발물(24)로 결함있는 증기 발생기관(10)을 수선하는 방법에 있어서, 폭발물(24)을 포함하고 슬리브(50)가 장착되어 있는 폭발물 용접장치(20)를 폭발물용접장치(20)에 위치되어 있는 먼거리 작동기구를 사용해서 관(10)내로 삽입하고, 먼거리 작동기구를 사용해서, 장착된 슬리브(50)를 가진 폭발물 용접장치(20)를 관시트에 의해 에워싸이는 관(10)의 결점이 있는 영역위에 위치시키고, 먼거리 작동기구에서 장착된 슬리브(50)를 가진 폭발성 장치를 분리시키고, 폭발물(24)이 관(10)에 있는 슬리브(50)의 전표면 영역을 폭발성으로 용접하도록 폭발시키는 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 슬리브(50)를 관(10)의 롤 팽창이 일어나고 관의 응력부식 분열이 일어나는 영역에 배치된 관(10)의 결함있는 영역위에 위치시키는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서 슬리브가 관(10)의 결함있는 영역위에 놓이면 상기 슬리브는 관시트 (12)내의 관의 일부분으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서 슬리브(50)는 전체길이를 따라서 거의 동일한 단면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 3 항에 있어서 슬리브(50)는 전체 길이를 따라서 거의 동일한 단면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서 슬리브(50)는 약 0.254 내지 1,016mm(0,01 내지 0.04인치)의 벽두께와 약 38.1 내지 101.6mm(1.5 내지 4.0인치)의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 3 항에 있어서 슬리브(50)는 약 0.254내지 1.016mm(0.01 내지 0.04인치 )의 벽두께와 약 38.1내지 101.6mm(1.5 내지 4.0인치)의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 4 항에 있어서 슬리브(50)는 약 0.254 내지 1.016mm(0.01 내지 0.04인치)의 벽두께와 약 38.1 내지 101.6mm(1.5 내지 4.0인치)의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.

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