NL8600900A

NL8600900A - Sealing blanking flange on opening of nuclear PWR primary steam line - by peripherally welding open end of S=section bellows with, pref integrally, closed end around opening and fitting flanges via spacer ring

Info

Publication number: NL8600900A
Application number: NL8600900A
Authority: NL
Original assignee: Jogema Holding
Priority date: 1986-04-09
Filing date: 1986-04-09
Publication date: 1987-11-02
Also published as: NL186532C; NL186532B

Abstract

The method for sealing an opening comprises placing an annular member on the perimeter around the opening or flange face and connecting one end of the member with that perimeter or face and the other end with a sealing disc. The annular member consists of a bellows with at least two corrugations (i.e. one inward, one outward) whereby the outwardly extending edge of one (the inward) corrugation is connected with the perimeter around the opening or the flange face whilst the inwardly extending edge of the other corrugation is connected with the disc which is preferably integral with the bellows.

Description

N.0. 33.817 1 * ^N.0. 33,817 1 * ^

Werkwijze voor het afdichten van een opening.Method of sealing an opening.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het afdichten 5 van een opening, in het bijzonder een flensverbinding voor een kerncentrale, waarbij een ringvormig lichaam wordt geplaatst op de rand van de af te dichten opening of op een flens van deze opening en een zijde van dit lichaam wordt verbonden met de rand of de flens en de andere zijde met een afdichtplaat.The invention relates to a method for sealing an opening, in particular a flange connection for a nuclear power plant, wherein an annular body is placed on the edge of the opening to be sealed or on a flange of this opening and a side of this body is joined to the edge or flange and the other side to a sealing plate.

10 In bestaande nucleaire centrales komen veelal flensverbindingen voor met konventionele pakkingafdichtingen. Zo worden er in de stoomsystemen zoals bij drukwaterreaktoren kontrolestompen op primaire leidingen of op apparaten toegepast. Dergelijke stompen voorzien van flenzen kunnen worden afgedicht met bijvoorbeeld vlakke deksels en metal-15 lieke pakkingen.10 Flange connections with conventional gasket seals often occur in existing nuclear power plants. For example, in the steam systems such as with pressurized water reactors, control stubs are used on primary pipes or on appliances. Such flanged stubs can be sealed with, for example, flat lids and metal gaskets.

Vooral bij veelvuldige en snelle temperatuurwisselingen kunnen de temperatuurverschillen in de samenstellende delen van de afdichting leiden tot relatieve verplaatsingen en op den duur tot lekkage.Especially with frequent and rapid temperature changes, the temperature differences in the constituent parts of the seal can lead to relative displacements and eventually to leakage.

De kans op lekkage in dit soort mechanische afdichtingen is groot 20 en behoeft doorlopende kontroIe. De risico's tot het vrijkomen van radioaktieve stoffen hierbij zijn aanzienlijk en kunnen leiden tot het uit bedrijf gaan van de centrale of kalamiteiten.The risk of leakage in this type of mechanical seals is high and requires continuous contact. The risks of the release of radioactive materials are considerable and can lead to the shutdown of the plant or calamities.

In figuur 1 is een bekende afdichting weergegeven in een bestaande toestand. De stomp 1 op een leiding of vatwand 14 is voorzien van een 25 roestvast stalen bekleding 2. Tussen de stomp 1 en het deksel 3 is een metallieke pakkingring 5 aangebracht. Middels het vastzetten van de bouten 4 en de pakkingring 5 wordt een dichting verkregen.Figure 1 shows a known seal in an existing condition. The stub 1 on a pipe or vessel wall 14 is provided with a stainless steel coating 2. Between the stub 1 and the cover 3 a metallic packing ring 5 is arranged. A sealing is obtained by tightening the bolts 4 and the packing ring 5.

Temperatuurtransiënten als gevolg van de bedrijfsvoering en relatieve verplaatsingen tussen bijvoorbeeld het deksel 3 en de stomp 1 30 respektievelijk kruip van te zwaar voorgespannen bouten 4 leiden bij dit soort verbindingen op den duur tot geringe lekkages. Voorts heerst in dit soort ruimtes de stoomdruk, bijvoorbeeld 160 bar, van het systeem. Hoewel kleine lekkages reeds aanzienlijke radioaktieve besmetting veroorzaken, kunnen deze snel escaleren.Temperature transients as a result of the operation and relative displacements between, for example, the cover 3 and the stub 1 and creep of over-stressed bolts 4, lead in the long term to small leaks with this type of connection. In addition, the steam pressure of the system, for example 160 bar, prevails in such rooms. Although small leaks already cause significant radioactive contamination, they can escalate quickly.

35 In figuur 2 is een meer permanente bekende oplossing gegeven waar bij een absolute afdichting wordt verkregen. De afdichting wordt verkregen door het aanlassen van een golf- of torusvormig lichaam 6 middels de las 7 aan de roestvast stalen bekleding 2. Het torusvormige lichaam 6 is hierbij gevormd als een omwentelingslichaam van een halve 40 cirkel met naar binnen stekende, eventueel verlengde vrije randen van ·' ' ' ' - .) ' i- 2 de halve cirkel. Tijdens het leggen van de las 7 tussen de rand van de opening of de flens 21 en de naar binnen gekeerde vrije benedenrand van het torusvormige lichaam 6 wordt de boring van de stomp 1 voorzien van een afschermprop 10 ter vermindering van ioniserende straling in de 5 richting waar zich noodzakelijkerwijze personeel ter uitvoering van de reparatie bevindt.In figure 2 a more permanent known solution is given where absolute sealing is obtained. The sealing is obtained by welding a corrugated or toroidal body 6 by means of the weld 7 to the stainless steel cladding 2. The toroidal body 6 is hereby formed as a body of revolution of a half-circle with inward protruding, possibly elongated free edges of · '' '' -.) 'i- 2 the semicircle. During the laying of the weld 7 between the edge of the opening or the flange 21 and the inwardly facing free bottom edge of the toroidal body 6, the bore of the stub 1 is provided with a shielding plug 10 to reduce ionizing radiation in the direction 5. where there is necessarily personnel to carry out the repair.

Na het inspekteren van de las 7 wordt de prop 10 verwijderd, vervolgens de plaat 13 geplaatst en middels de las 8 met de naar binnen stekende vrije bovenrand van het torusvormige lichaam 6 verbonden. Na 10 inspektie van de las 8, het plaatsen van de afstandring 9, het deksel 3 en de bouten 4 en het aanhalen hiervan is de afdichting zowel mechanisch als ten aanzien van de lekdichtheid tot stand gekomen. De las 8 wordt zodanig uitgevoerd, dat herhaalde reparaties mogelijk zijn.After the inspection of the weld 7, the plug 10 is removed, then the plate 13 is placed and connected by means of the weld 8 to the inwardly projecting free top edge of the toroidal body 6. After inspection of the weld 8, placing of the spacer 9, the cover 3 and the bolts 4 and tightening thereof, the sealing has been achieved both mechanically and with regard to the leak-tightness. The weld 8 is carried out in such a way that repeated repairs are possible.

Het spreekt vanzelf dat de bovengenoemde handeling grotendeels met 15 bediening op afstand wordt uitgevoerd terwijl voldoende afscherming tot het minimaliseren van het aanzienlijke stralingsniveau in de omgeving van de stomp aangebracht moet worden. Het verkleinen van de tijdsduur voor het uitvoeren van dergelijke reparaties is van essentieel belang, gezien de toelaatbare stralingsdosis per persoon die met de uitvoering 20 van de werkzaamheden is belast. Sommige reparaties zijn gezien de beschikbare mankracht daardoor slechts beperkt uitvoerbaar. Bezwaren tegen de uitvoering volgens figuur 2 zijn dan ook aanzienlijk. Het aanbrengen en verwijderen van de prop 10 geschiedt onder een extreem stralingsniveau. De afdichting wordt verkregen middels de twee lassen 7 en 25 8. Beide verbindingen moeten zorgvuldig op dichtheid worden gekontro- leerd. Lekdichtheidsonderzoek van beide lassen middels een Helium mas-saspektrometer kan pas geschieden na het volledig tot stand brengen van de afdichting. Eventuele lekkage in de las 7 kan slechts worden verholpen door het verwijderen van de plaat 13 en het vernieuwen van de las 30 8. Ook mogelijke lekkages op den duur kunnen slechts verholpen worden door een zeer omvangrijke reparatieprocedure. Ondanks de genoemde nadelen worden tot nu toe reparaties op de omschreven wijze uitgevoerd om de risico's van de konventionele toepassingen volgens figuur 1 te ondervangen.It goes without saying that the above-mentioned operation is largely carried out with remote control, while sufficient shielding must be provided in the vicinity of the stump to minimize the considerable radiation level. Reducing the time to perform such repairs is essential, given the allowable radiation dose per person in charge of carrying out the work. Given the available manpower, some repairs are therefore only feasible to a limited extent. Therefore, objections to the embodiment according to figure 2 are considerable. The application and removal of the plug 10 takes place under an extreme radiation level. The sealing is obtained by means of the two welds 7 and 25 8. Both connections must be carefully checked for tightness. Leak-tightness examination of both welds by means of a Helium mass spectrometer can only be carried out after the complete sealing has been completed. Any leakage in the weld 7 can only be remedied by removing the plate 13 and renewing the weld 30. Also possible leaks in the long run can only be remedied by a very extensive repair procedure. Despite the drawbacks mentioned, repairs have hitherto been carried out in the manner described to overcome the risks of the conventional applications shown in Figure 1.

35 De bovengenoemde nadelen worden thans vermeden met de afdichtwerk- wijze volgens de uitvinding, die het kenmerk heeft, dat het ringvormige lichaam bestaat uit een balg met althans twee golven, waarbij een vrije, radiaal naar buiten stekende ringvormige rand van de ene golf met de rand van de opening of de flens wordt verbonden en een vrije, 40 radiaal naar binnen stekende rand van de andere golf met de afdicht- ·' ' : ' · Λ 3 plaat wordt verbonden.The above-mentioned drawbacks are now avoided with the sealing method according to the invention, characterized in that the annular body consists of a bellows with at least two waves, wherein a free, radially outwardly protruding annular edge of the one wave with the edge of the opening or flange is joined and a free, radially inwardly projecting edge of the other wave is joined to the sealing plate.

Elke golf kan ook hier bestaan uit een omwentelingslichaam van een halve cirkel.Here, too, each wave can consist of a semicircle body of revolution.

Bij voorkeur vormt de balg met zijn radiaal naar buiten stekende 5 ringvormige rand en de daarmee verbonden afdichtplaat een geheel. De radiaal naar buiten stekende ringvormige rand wordt bij voorkeur, radiaal gezien, voorbij de buitenomtrek van de balg aan de rand van de opening gelast.Preferably, the bellows with its radially outwardly protruding annular rim and the sealing plate connected thereto form a whole. The radially outwardly extending annular rim is preferably welded radially beyond the outer circumference of the bellows to the edge of the opening.

De balg overeenkomstig de bovenvermelde omschrijving, bestaat dan 10 bij voorkeur uit een met de bolle zijde radiaal naar buiten stekende golf en een hiermee een geheel vormend, met de bolle zijde radiaal naar binnen stekende golf, waarbij de radiaal naar binnen stekende ringvormige rand de vrije rand is van de met de bolle zijde radiaal naar buiten stekende golf en de radiaal naar buiten stekende rand de vrije rand 15 is van de met de bolle zijde radiaal naar binnen stekende golf.The bellows according to the above-mentioned description then preferably consists of a wave radially outwardly projecting with the convex side and an integral unit with it, radially inwardly projecting with the convex side, the radially inwardly extending annular edge edge is of the wave with the convex side projecting radially outward and the radially projecting edge is the free edge 15 of the wave projecting radially inwardly.

Op de afdichtplaat wordt een deksel met behulp van een afstands-ring en met bouten met de flens van de rand van de boring verbonden. In dat geval zal volgens de uitvinding in de ruimte binnen de met de bolle zijde radiaal naar binnen stekende golf van de balg een aandrukring ZO worden geplaatst, die rust op de genoemde radiaal naar buiten stekende rand en die door de afstandsring met behulp van de bouten tegen de genoemde rand en de flens van de opening wordt gedrukt. Deze afstandsring is bij voorkeur voorzien van een uitsparing voor de aandrukring en een schouder die drukt op deze aandrukring, terwijl het resterende deel van 25 deze afstandring drukt op de radiale rand.On the sealing plate, a cover is connected to the flange of the bore edge by means of a spacer ring and bolts. In that case, according to the invention, a pressure ring ZO will be placed in the space within the wave of the bellows radially inwardly projecting with the convex side, which rest on the said radially outwardly projecting edge and which passes through the spacer with the aid of the bolts pressed against said edge and the flange of the opening. This spacing ring preferably has a recess for the pressing ring and a shoulder that presses on this pressing ring, while the remaining part of this spacing ring presses on the radial edge.

De uitvinding betreft bovendien een afdichting van een opening, voorzien van een ringvormig lichaam dat met een zijde met de rand of met een flensan deze rand is verbonden, terwijl de andere zijde met een afdichtplaat is verbonden. Deze inrichting heeft het kenmerk dat het 30 ringvormige lichaam bestaat uit een balg met althans twee golven, waarbij een vrije, radiaal naar buiten stekende ringvormige rand van de ene golf met de rand van de opening of met de flens is verbonden en een vrije, radiaal naar binnen stekende rand van de andere golf met de afdichtplaat is verbonden.The invention furthermore relates to a sealing of an opening, provided with an annular body which is connected on one side with the edge or with a flange on this edge, while the other side is connected with a sealing plate. This device is characterized in that the annular body consists of a bellows with at least two waves, in which a free, radially outwardly protruding annular edge of one wave is connected to the edge of the opening or to the flange and a free, radial inwardly projecting edge of the other wave is connected to the sealing plate.

35 De bezwaren van de bekende inrichting worden bij de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding grotendeels vermeden. Als de afdichtplaat een geheel vormt met de balg kan dit samenstel direkt op de geopende stomp of flens worden geplaatst en daaraan worden gelast. De prop 10 die bij de werkwijze volgens figuur 2 wordt toegepast kan hier-40 bij achterwege worden gelaten. Bij deze uitvoeringsvorm bestaat er nog ^ j 4 slechts een las, namelijk tussen de naar buiten stekende rand van de balg en de rand van de boring of de flens. Deze las kan gemakkelijk worden aangebracht en zonodig ook gemakkelijk worden gerepareerd, zonder dat het samenstel van balg en afdekplaat verwijderd behoeft te wor-5 den.The drawbacks of the known device are largely avoided in the method and device according to the invention. When the sealing plate is integral with the bellows, this assembly can be placed directly on the opened butt or flange and welded to it. The plug 10 used in the method of Figure 2 can be omitted here. In this embodiment, there is only one weld left, namely between the outwardly projecting edge of the bellows and the edge of the bore or flange. This weld can be easily applied and, if necessary, easily repaired, without the assembly of bellows and cover plate having to be removed.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de tekeningen, waarop een uitvoeringsvoorbeeld is weergegeven.The invention will now be further elucidated with reference to the drawings, on which an exemplary embodiment is shown.

Figuur 1 toont een axiale doorsnede van een hierboven besproken gebruikelijke afdichting voor een stomp met flens; 10 figuur 2 toont een axiale doorsnede van de bovenbesproken bekende afdichting, die tot nu toe bij kerncentrales wordt toegepast; figuur 3 toont een axiale doorsnede van de afdichting volgens de uitvinding; figuur 4 toont een inrichting voor het aanbrengen van de afdich— 15 ting volgens de uitvinding.Figure 1 shows an axial section of a conventional flange stub seal discussed above; Figure 2 shows an axial section of the above-discussed known seal which has hitherto been used in nuclear power plants; Figure 3 shows an axial section of the seal according to the invention; Figure 4 shows a device for applying the seal according to the invention.

De afdichting volgens de uitvinding bestaat uit de balg 12 met bij voorkeur twee golven, elk bijvoorbeeld in de vorm van een halve cirkel, welke halve cirkels zodanig zijn geplaatst, dat een in de figuur bovenaan getekende, naar buiten gerichte golf en een daarop aansluitende en 20 daaronder getekende naar binnen gerichte golf ontstaat, zodat een S-vorm ontstaat met een plat tussendeel. Deze uit twee golven en het platte tussendeel, alsmede de uitstekende vrije randen bestaande balg vormt bij voorkeur een naadloos geheel. De naar binnen gerichte golf heeft aan de onderzijde een vrije rand, die in de uitvoering volgens 25 figuur 3 radiaal naar links uitsteekt tot voorbij de buitenrand van de bovenste balggolf. Met deze bovenste balggolf is de afdekplaat 13 verbonden. Dit samenstel van balg 12 en plaat 13 kan dan uit een plaat worden gevormd, waardoor ook de langslas in de verbinding met de af-dichtplaat 13 wordt vermeden. Tevens wordt een optimale materiaalstruk-30 tuur gewaarborgd.The seal according to the invention consists of the bellows 12 with preferably two waves, each for example in the form of a semicircle, which semicircles are placed such that an outwardly directed wave drawn in the figure at the top and a subsequent and 20 an inwardly directed wave is formed below it, so that an S-shape is formed with a flat intermediate part. This two-wave and the flat intermediate part, as well as the projecting bellows, preferably form a seamless whole. The inwardly directed wave has a free edge at the bottom, which in the embodiment according to figure 3 protrudes radially to the left beyond the outer edge of the upper bellows wave. The cover plate 13 is connected to this upper bellows wave. This assembly of bellows 12 and plate 13 can then be formed from a plate, whereby the longitudinal weld in the connection with the sealing plate 13 is also avoided. An optimal material structure is also ensured.

Ter voorkoming van een 'indrukking van de naar binnen gerichte golf van de balg 12 door de stoom- of gasdruk is een massieve ring 15 binnen deze golf geplaatst, die tijdens de fabrikage van de balg kan worden aangebracht. Het afdichtsamenstel 12/13 wordt middels afscherming, las-35 en inspektieapparatuur direkt op de geopende stomp 1 of flens 21 geplaatst. Met behulp van de aan de buitenzijde gelegen las 7 wordt de afdichting tot stand gebracht. Inspektie en eventuele reparatie ook in een later stadium laten zich gezien de toegankelijkheid eenvoudig uitvoeren.To prevent the inwardly directed wave of the bellows 12 from being compressed by the steam or gas pressure, a solid ring 15 is placed within this wave, which can be fitted during manufacture of the bellows. The sealing assembly 12/13 is placed directly on the opened stub 1 or flange 21 by means of shielding, welding 35 and inspection equipment. The sealing is effected by means of the weld 7 located on the outside. Inspection and possible repairs can also be carried out at a later stage, given the accessibility.

40 De uiteindelijke verbinding komt tot stand door het plaatsen van 5 een afstandsring 9, het deksel 3 en de bouten 4 en het aanspannen hiervan. Als extra voorzorg kan de ring 9 worden voorzien van een uitsparing voor het opnemen van de aandrukring 15 met een schouder 10, die de ring 15 omlaag drukt, terwijl het resterende verder omlaag getekende 5 deel van de afstandsring 9 de rand van de balg 12 ter plaatse van de las 7 tegen de flens 21 drukt, waardoor tevens een extra mechanische afdichting wordt verkregen. De bolle binnenrand van de ring 15 behoeft niet tegen de benedengolf van de balg 12 aan te liggen, zodat bij druk-variaties de balg gemakkelijker kan meeveren.40 The final connection is effected by placing a spacer ring 9, the cover 3 and the bolts 4 and tightening them. As an extra precaution, the ring 9 can be provided with a recess for receiving the pressing ring 15 with a shoulder 10, which presses the ring 15 downwards, while the remaining part of the spacer ring 9, drawn further down, is the edge of the bellows 12. at the location of the weld 7 presses against the flange 21, whereby an additional mechanical seal is also obtained. The convex inner edge of the ring 15 does not have to rest against the downward wave of the bellows 12, so that the bellows can move more easily with pressure variations.

10 In figuur 4 is het principe van de apparatuur weergegeven, waarmee de afdichtkonstruktie wordt aangebracht. Een afschermplaat 16 draagt een automatische lasinrichting 17, die met behulp van een aandrijving 18 wordt verplaatst, met de plaat 16 als centrering. Het uit een geheel bestaande afdichtstelsel 12/13 wordt bijvoorbeeld met behulp van de 15 vakuumvoorziening 24 en de 0-ringen 23 in de juiste positie tegen de plaat 16 aangebracht en gedrukt gehouden. Deze gehele installatie wordt direkt op de flens van de geopende stomp aangebracht, waarna de las-werkzaamheden kunnen aanvangen. Een en ander kan zeer goed op afstand worden bediend, in het bijzonder omdat er veel minder werkzaamheden 20 noodzakelijk zijn dan bij de werkwijze volgens figuur 2.Figure 4 shows the principle of the equipment with which the sealing construction is applied. A shielding plate 16 carries an automatic welding device 17, which is moved by means of a drive 18, with the plate 16 as the center. The integral sealing system 12/13 is, for example, applied in the correct position against the plate 16 by means of the vacuum device 24 and the O-rings 23 and kept pressed. This entire installation is mounted directly on the flange of the opened stub, after which the welding work can commence. All this can very well be remotely controlled, in particular because much less work is required than in the method according to figure 2.

Het spreekt vanzelf dat de uitvinding niet tot de weergegeven uitvoeringsvorm beperkt is, maar dat wijzigingen en aanvullingen mogelijk zijn zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.It goes without saying that the invention is not limited to the embodiment shown, but that changes and additions are possible without departing from the scope of the invention.

Claims

A method for sealing an opening, wherein an annular body is placed on the edge of the opening 5 to be sealed or on a flange thereof and one side of this body is connected to the edge or flange and the other side to a the sealing plate is connected, characterized in that the annular body consists of a bellows with at least two waves, wherein a free, radially outwardly protruding annular edge of one wave is connected to the edge of the opening or to the flange and a free, radially inwardly projecting edge of the other wave is connected to the sealing plate.

2. Method according to claim 1, characterized in that the radially projecting edge is welded radially beyond the outer circumference of the bellows to the edge of the opening or the flange.

3. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the bellows consists of a wave protruding radially outwards with the convex side and integrally forming a wave with the convex side radially inward, wherein the radial inner protruding annular edge is the free edge of the wave protruding radially outwards with the convex side and the radially protruding edge is the free edge of the wave protruding radially inwards with the convex side.

Method according to claim 3, in which a cover is placed on the sealing plate, which is connected by means of a spacer ring and bolts 30 to the flange of the edge of the opening, characterized in that in the space inside the convex a pressure ring is placed on the radially inwardly extending wave of the bellows, which rests on the radially outwardly projecting edge of this bellows and is pressed through the spacer ring by means of the bolts against the said edge and the flange of the opening.

A method according to claim 4, characterized in that the spacing ring is provided with a recess for the compression ring with a recoil shoulder which presses on the compression ring, while the remaining part presses on the edge of the bellows connected to the flange. ''; '* -'Π J W

Sealing of an opening having an annular body connected on one side to the edge or flange of this opening, while the other side is connected to a sealing plate, characterized in that the annular body consists of 5 a bellows with at least two waves, where a free radially outwardly extending annular edge of one wave is connected to the edge of the opening or flange and a free radially inwardly extending edge of the other wave is with the sealing plate connected.

Device as claimed in claim 6, characterized in that the bellows and the sealing plate form a whole.

8. Device as claimed in claim 6 or 7, characterized in that each wave of the bellows consists of a body of revolution formed by a semicircle, the semicircles with their open sides facing opposite and with their opposite edges are joined together or form a whole.

9. Device as claimed in claim 8, characterized in that the part between the facing edges of the semicircles forms a flat ring. *****