SE454183B - Vermebehandlingsanordning for frigoring av restspenningar i ett svetsforband i en rorledning - Google Patents

Description

40 454 183 frigörande behandlingen får temperaturen hos hela det upp- hettade partiet ej överstiga en kritisk temperatur och temperaturskillnaden mellan de yttre och inre ytorna hos - ett förutbestämt parti innefattande svetsfogen (t.ex. ett parti med en längd om Sfkf i de förenade rörens axelrikt- ning, där R är rörens radie och t är rörens'väggtjocklek) måste höjas till en nivå vid vilken restspänningarna kan frigöras. För detta ändamål måste formen hos svetsfogen och ett förutbestämt parti intill denna undersökas i detalj var- efter utformningen av en induktansspole som kan uppnå den fördelaktigaste temperaturfördelningen måste bestämmas innan ett bäst lämpat induktionsorgan för genomförande av den spän- níngsfrigörande behandlingen av denna speciella svetsfog fram- ställes.

De komponenter som bildar en rörledning och som skall förenas genom svetsning, innefattar ej endast raka rör, utan även krökar, T-förgreningar, korsformiga förgreningar, ventiler, pumpar, "sweepolets" (munstycken för inre montering), "weldolets" (munstycken för yttre montering), lock osv. De faktiska formerna och noggranna dimensionerna hos dessa komponenter kan ej er- hållas från ritningar (eftersom.dimensionerna hos dessa kompo- nenter enligt ritningarna är så kallade konstruktionsdimen- sioner eller referensdimensioner, vilka bestämmer de maximalt eller minimalt tillåtna dimensionerna, varigenom konstruktions- dimensionerna ej behöver sammanfalla med de faktiska dimen- sionerna). Till följd härav måste vid framställning av en induktor formerna, dimensionerna och andra erforderliga data hos dessa komponenter uppmätas på fältet och en induktor lämplig för en speciell komponent måste framställas på grundval av de enligt ovan faktiskt uppmätta värdena. Härigenom åtgår mycket tid och arbete.

Särskilt vid fall av ett kärnkraftverk i drift måste formerna och dimensionerna hos dessa komponenter uppmätas under en avstängningsperiod (några månader) när bränsleelementen ersättes och användes i cykler om ett eller ett och ett halvt år. Dessutom tar det omkring fyra månader att erhålla ovan angivna värden samt konstruera och framställa en induktor, varigenom det är omöjligt att genomföra en restspännings- 'frigörande behandling under en avstängningsperiod. Till följd härav genomföres i praktiken denna behandling under nästa 10 15 20 25 30 35 40 454 183 avstängníngsperiod.

I fall risk föreligger för att intergranulära korrosíons~ sprickor kan uppkomma före nästa avständningsperiod, behöve{_ den föregående eller första avstängningsperioden ökas med omkring två månader, för att den kompletta spänningsfrigörande behandlingen skall kunna genomföras. En sådan ökning av av- stängningsperioden resulterar vanligen i en bränsleskillnads- förlust om miljardtals yen (dvs. en skillnad i kostnad mellan kärnbränsle och tjockolja eller kolbränsle), varigenom åsamkas stora ekonomiska förlušter.

Vid fall av restspänningsfrigörande behandling av etf rörsäte (en del placerad mellan ett huvudrör och ett grenrör när dessa förenas) måste ej enbart rörsätet upphettas till en förutbestämd temperatur utan även ett förutbestämt parti av huvudröret intill svetsfogen mellan huvudröret och rörsätet och ett förutbestämt parti av grenröret intill svetsfogen mellan grenröret och rörsätet. I detta fall har aggregatet huvudrör, rörsäte och grenrör en mycket komplicerad form, till och med när faktiska former och dimensioner hos dessa delar är till- gängliga. Till följd härav är det i praktiken omöjligt att likformigt upphetta ett sådant aggregat. Därför måste i prak- tiken framställas en fullskalemodell av aggregatet, vilken baserar sig på faktiskt uppmätta data, varvid måste konstrueras och framställas en lämplig induktor som förmår likformigt upp- hetta aggregatet och vars form och dimensioner är baserade på denna fullskalemodell. Dvs. försöken med fullskalemodellen måste genomföras i ändamål att konstruera och framställa en optimal induktor för den restspänningsfrigörande behandlingen av aggregatet.

Modellförsöken erfordrar emellertid mycket arbete och mycket tid, varvid det i praktiken under en avstängningsperiod är omöjligt att uppmäta form och dimension hos de komponenter som skall utsättas för den restspänningsfrigörande behandlingen och att sedan genomföra modellförsöken på det ovan beskrivna sättet samt att konstruera och framställa en optimal induktor.

Vid fall av användning av en konventionell induktor för den restspänningsfrigörande behandlingen, vilken induktor är konstruerad och framställd efter modellförsök baserade på data uppmätta på faktiska komponenter som skall utsättas för den restspänningsfrigörande behandlingen, är delningarna mellan 10 15 20 25 30 35 40 454 183 4 induktorns slingor och avständen mellan slingorna och komponenternas ytor fastställda, varigenom det är omöjligt att ändra dessa delningar och avstånd även i de fall då en önskad yttemperaturfördelning ej kan uppnås vid den rest-_ spänningsfrigörande behandlingen.

Det är välkänt inom tekniken att när ett parti av ytter- ytan hos ett rör upphettas väsentligen likformigt genom induk- tionsvärmning eller liknande medan vatten bringas strömma genom ledningen, är temperaturen hos detta parti proportionell till rörets väggtjocklek. Ifall en konventionell induktor an- vändes vid den restspänningsfrigörande behandlingen, ökas ett avstånd mellan ett förutbestämt parti av ett rör och en'in- duktionsslinga och/eller ökas delningen hos induktionsslingorna när det förväntas att temperaturen hos detta förutbestämda parti ökar utöverettförutbestämd parti till följd av att vägg- tjockleken hos detta parti är stor. Som ovan beskrivits är det emellertid omöjligt att ändra dessa avstånd och delningar, även i fall dessa ej befunnits vara tillfredsställande för uppnående av en önskad temperaturfördelning.

Mot bakgrund av det ovan angivna är ändamålet för före- liggande uppfinning att tillhandahålla en anordning som förmår likformigt upphetta ett svetsförband och intillig- gande partier hos en rörledníng i ett kärnkraftverk under konstruktion eller i drift, utan behov av uppmätning av faktiska former och storlekar hos berörda komponenter och utan behov av utformning och konstruktion av en induktor för modellförsök på det ovan beskrivna sättet.

Utföringsexempel av uppfinningen beskrivas närmare nedan med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka'fig. 1 är en frontvy av en utföringsform av en induktor använd för att genom- föra den restspänningsfrigörande behandlingen av ett svetsför- band mellan rör; figä 2 är en ändvy av induktorn i fíg. 1; fig. 3 är en perspektivvy visande ett arrangemang av slingor hos den i fig. 1 visade induktorn;'fig. 4 visar en frontvy av ett röraggregat som utsättas för restspänningsfrigörande be- handling i enlighet med föreliggande uppfinning; fig. S är en frontvy av en induktor använd för upphettning av det i fig. 4 visade aggregatet i enlighet med föreliggande uppfin- ning;'fig1 6 är en snittvy_av ett annat aggregat av komponenter som utsättas för den restspänningsfrigörande behandlingen i 10 15 20 25 30 35 40 454 183 enlighet med föreliggande uppfinning; och'fíg. 7 är en snittvy av ett ytterligare aggregat som utsattes för den restspånningsfrigörande behandlingen enligt föreliggande uppfinning. 1 ' Pig. 1 och 2 visar en induktor som enligt föreliggande uppfinning är anordnad att användas för genomförande av ett upphettningsförfarande i enlighet med föreliggande uppfin- ning. Med 1A betecknas ett rostfritt stålrör av typ 304 med en ytterdiameter om 28 tum och med 1B betecknas ett rostfritt stålrör vars ytterdiameter och väggtjocklek är större än hos röret 1A. Rören 1A och 1B är förenade via en svetsfog 1¿ vilken tillsammans med ett förutbestämt intilliggande parti utsattes för den restspänningsfrigörande behandlingen genom ett upphettningsförfarande i enlighet med föreliggande upp- finning.

Ett induktionsspoleaggregat 2 innefattar ett cirkulärt ihåligt kopparrör med en ytterdiameter om 25 mm, vilket kan uppdelas i två halvcirkulära sektioner. Induktionsspole- aggregatet 2 består av fyra delar, närmare bestämt en induk- tíonsspole 21 med liten diameter, induktionsspolar 22 och 23 med mellanliggande diameter och en induktionsspole 24 med stor diameter. _ En förbindningstunga 3 år framställd av ett elektriskt ledande material såsom koppar och har ett avsattsparti Sa, så att en öppning avgränsas mellan ett par förbindningstungor 3 när de paras ihop med varandra eller anordnas i ett motsatt inbördes förhållande. Varje ände hos induktionsspolesektionerna 21, 22, 23 eller 24 är framställd i kontakt med ytterytan hos varje tunga 3. Två halvcirkulära induktionsspolesektioner 21 är således förbundna medelst tungorna 3 till en cirkulär in- duktionsspole, såsom bäst visas i fig. 2. Förbindningstungornas 3 längd varierar beroende på induktionsspolarnas 21-24 dia- meter, som bäst visas i fig. 1, så att de med induktíonsspole- sektionerna förenade fria ändarna hos förbindningstungorna 3 år inriktade i horisontell riktning, som visas i fig. 1.

Ett distanselement 41 eller 42 framställt av ett elektriskt isolerande material, har sådan tjocklek, att det kan inpassas i den av ett par förbindningstungor 3 avgränsade öppningen (se fig. 2), har sådan höjd att det sträcker sig förbi eller utanför spåret som avgränsas av ett par förbindningstungor 3 och har en sådan bredd att det kan inpassas i två eller flera 10 TS 20 25 30 35 40 454 183 spår avgränsade av förbindningstungorna 3, såsom bäst visas i fíg. 1. Som bäst visas i fig. 2, har distanselementet 41 en sådan tjocklek, att ett par motsatta förbindningstungor b 3 kommer i intim kontakt med varandra och så att de för- bindes elektriskt med varandra, medan distanselementets 42 tjocklek är vald på sådant sätt, att ett par förbindnings- tungor 3 hâlles på avstånd från varandra, varigenom de är elektriskt isolerade från varandra.

Ett par förbindníngstungor 3 och det däremellan placerade distanselementet är bultade vid varandra medelst en elektriskt ledande bult 5, såsom visas i fig. 2. Ett par förbindnings= bultade vid varandra förbindningstungor 3 är Bulten 6 har en förbind- ningsdel óa som bildar en elektrisk förbindning mellan ett par av förbindningstungor 3 och ett intilliggande par förbindningstungor 3, såsom bäst visas i fig. 3. Ett par för~ bindningstungor 3 och distanselementet 41 eller 42 är dessutom bultade vid varandra medelst bultar 7. Medelst förbindnings- tungorna 3, distanselementen 41 och 42 och bultarna S, 6 och 7 är således två eller flera halvcirkulära induktionsspole- sektioner mekaniskt och elektriskt förbundna i serie till ett tungor 3 och distanselementet 42 är medelst en bult 6, så att detta par elektriskt isolerade från varandra. induktionsspoleblock som enligt fig. 3 är allmänt betecknat med Z.

Kylvatten bringas strömma från en inloppsledning 8a genom varje halvcírkulär induktionsspolesektíon och utströmmar genom ett utlopp 8b, så att induktionsspolesektionen hindras från att bli överhettad.

Tre induktionsspoleblock ZA, ZB och ZC, vart och ett innefattande tre cirkulära induktionsspolar, är anordnade intill svetsfogen 1 mellan rören 1A och 1B, såsom visas i fig. 1. Dessa tre induktionsspoleblock 2A-2C är mekaniskt förbundna med distanselementen 41 och 42 genom förbindnings- element 9. Förbindningsbultens 6 förbindningsdel 6a hos ett distanselement 42 hos ett induktionsspoleblock intill an- gränsande distanselement 42 är elektriskt förbundet med in- tilliggande förbindningsbult 6 hos angränsande distans- element 42. På detta sätt är induktionsspoleblocken ZA-2C elektriskt förbundna i serie och bildar induktionsspole- aggregatet 2 (se fíg. 3). 10 15 20 ZS 30 35 40 454 183 Enligt föreliggande uppfinning är avstånden mellan in- duktionsspolarna 21-24 och delningarna hos induktionsspolarna 21-24 valda i beroende av yttre former, väggtjocklekar, material osv. hos rören 1A-1B, så att hela det upphettade_ 9 partiet erhåller en likformig temperaturfördelning. Som ovan beskrivits har därför induktionsspolarna 21-24 olika inner- diametrar. Distanselementen 41 och 42 är dessutom utformade med ett flertal bulthál med liten delning, så att delningen mellan induktionsspolarna 21-24 kan varieras. Alternativt kan bulthålen vara förlängda i horisontell riktning.

Som ovan beskrivits har enligt föreliggande uppfinning índuktionsspoleaggregatet Z ett flertal induktionsspolar 21- 24 med olika innerdiametrar, och förbindningstungorna 3 har olika storlek. Induktionsspolarna med olika innerdíametrar kan hopsättas parallellt med varandra medelst distanselementen 41 och 42, såsom bäst visas i fig. 1.

I det följande kommer arbetssättet för induktionsspole- aggregatet Z av ovan angiven konstruktion att beskrivas. Det antages att ett parti hos rören TA och 1B innefattande den däremellan liggande svetsfogen 1, som visas i fig. 1 skall utsättas för den restspänningsfrigörande behandlingen och detta parti kommer hädanefter att benämnas "ett parti skall behandlas". Beroende på den axiella längden hos parti som skall behandlas utväljes ett lämpligt antal organ 41 och 42 och ett antal förbindningselement 9. I syfte att likformigt upphetta det parti som skall behandlas utväljes dessutom ett lämpligt antal induktionsspolar 21-24, vilka var och en har en lämplig innerdiameter, och ett lämpligt antal av varje bult S, 6 eller 7. Därefter ihopsättes dessa valda som det distans- komponenter omkring rören 1A och 1B till ett induktíonsspole- aggregat 2 på ovan beskrivet sätt.

Därpå tillföres energi till induktionsspoleaggregatet 2 för kontroll av att det parti som skall behandlas kan upphettas till att uppvisa en likformig temperaturfördelning. I fall en önskad temperaturfördelning ej kan uppnås måste några av induktionsspolarna eller- slíngorna 21-24 ersättas. Sedan tillföres åter energi till induktionsspoleaggregatet 2 för att man skall kunna se ifall en önskad temperaturfördelning kan uppnås. På detta sätt ändras kombinationen och arrangemanget av induktíonsspolarna 21-24 genom försök (trial-and-error) 10 15 20 ZS 30 35 40 454 185 tills man erhåller ett induktionsspoleaggregat 2 som förmår tillhandahålla en önskad temperaturfördelning över det parti som skall behandlas. , Som ovan beskrivits kan enligt föreliggande uppfinning varje induktionsslinga 21, 22, 23 eller 24 ersättas genom lossning och sedan átdragning av bultarna S, 6 och 7, så att ett optimalt induktionsspoleaggregat, anordnat att tillhanda- hålla en likformig temperaturfördelning över det parti som skall behandlas, enkelt kan monteras omkring rören 1A och 1B.

Antalet induktionsspoleblock ZA-2C kan ökas eller minskas beroende på den axiellt längden hos det parti som skall be- handlas, och det är naturligtvis möjligt att ändra antalet induktionsvärmeslingor hos varje induktionsspoleblock ZA, 2B eller 2C. Dessutom kan som ovan beskrivits innerdiametrarna och delningarna hos induktionsvärmeslingorna ändras alltefter behov.

Med hänvisning till fig. 4 kommer att beskrivas den restspänningsfrigörande behandlingen av en svetsfog 11 mellan ett grenrör 1D och ett rörsäte (weldolet) 1C, en svetsfog 12 mellan rörsätet 1C och ett huvudrör 1A och partier intill dessa svetsfogar 11 och 12. Huvudröret 1A och grenröret 1D har ytterdiametrar om 28 resp. 4 tum.

I syfte att ändra den restspänning som föreligger i ytorna hos partierna intill svetsfogen 11 hos grenröret 1D och rörsätet 1C till en tryckspänning, måste ett parti som omgives av den streckprickat utritade linjen X likformigt upp- hettas, så att en väsentligen líkformig temperaturskillnad framkallas mellan de yttre och inre ytorna hos grenröret 1D och rörsätet 1C. (Kylvattnet strömmar genom grenröret 1D och rörsätet 1C, så att deras innerytor kyles.) I detta fall är det svart att upprätta en likformig temperaturfördelning vid ett parti hos grenröret 1D intill svetsfogen 11, varför en restspänningsfrigörande behandling genomföres enligt nedan med en anordning visad i fig. S.

Enligt föreliggande uppfinning omges en väsentlig del, exklusive svetsfogen 11 ochett till denna angränsande parti av partiet X som skall behandlas av ett induktionsspole- block ZD. Grenröret 1D,rörbasen:1C och ett parti intill svets- fogen 11 är omgivna av ett induktionsspoleblock ZE. Dessa in- duktionsspoleblock 1D och ZE är elektriskt förbundna i serie :i 10 15 20 25 30 35 40 454 183 till ett upphettningsaggtegat.

Huvudröret 1A har standardstorlek och standardform, vari- genom för upphettning av detta huvudrör 1A kan vara onödigt att använda upphettningsanordningen enligt föreliggande upp: finning. Induktionsspoleblocket ZE för upphettning av gren- röret är utformat och konstruerat på ett huvudsakligen liknande sätt som det med hänvisning till fig. 1-3 beskrivna. Dvs. induktionsslingorna 25-29 av varierande form och storlek fästes vid och lösgöres från distanselementen 41 och 2 genom försök (trial-and-error) tills en önskad temperaturfördel- ning kan erhållas. Det är naturligtvis möjligt att anordna' i induktionsvärmeblocket ZD i enlighet med föreliggande uppfin- ning på ett huvudsakligen enligt ovan beskrivet sätt. I enlig- het med föreliggande uppfinning är hela induktionsspoleblocket ZE utformat och konstruerat så att det kan separeras från induktionsspoleblocket ZD vid huvudröret 1A. Utrymmet för induktionsspoleblocket 2D motsvarande svetsfogen 11 mellan huvudröret 1A och rörsätet IC är så valt, att induktionsspole- blocket 1E för ett grenrör 1D (omkring 12 tum i diameter) och i rörsätet IC kan förbindas med induktionsspoleblocket ZD.

Som ovan beskrivits utväljes på lämpligt sätt enligt före- liggande uppfinning prefabricerade induktionsslingor av varierande storlek och form och förbindes mekaniskt och elek- triskt med distanselementen, så att även de partier som är svära att likformigt uppvärma till följd av lokala variationer i form och väggtjocklek kan likformigt upphettas. Dessutom kan i beroende av huruvida ett större eller mindre parti skall upp- hettas, lämpliga induktíonsslíngor tilläggas eller avlägsnas.

Spelrummen (avstànden mellan huvudrörets 1A ytterytor, rör- sätet 1C och grenröret 1D à ena sidan och induktionsslingorna ä andra sidan) och delníngarna hos índuktíonsslíngorna kan dessutom väljas optimalt, så att upphettníngen för frigöring av restspänningarna kan avsevärt förbättras och rationaliseras. ° Därigenom kan enligt föreliggande uppfinning undanröjas hittills oundgängliga modellförsök och mätningar av form och storlek hos de föremål som skall behandlas på plats. Vidare ; kan hittills ej ändringsbara spelrum och delningar ändras på Q ett enligt ovan enkelt sätt. Till följd härav kan upphettnings- förfarandet för erhållande av en likformig temperatur genom restspänningsfrigörande behandling genomföras på ett utom- 10 454 183 10 ordentligt rationellt sätt.

Det i fig. S visade induktíonsspoleaggregatet kan även utnyttjas för restspänningsfrígörande behandling pà ett aggregat hos vilket ett huvudrör 1A är förenat med ett grenrör IB genom ett munstycke 1E av ínsatstyp (Sweepolet], såsom visas i fig. 6, eller ett aggregat med ett huvudrör 1A och ett vid detta direkt svetsat grenrör 1D, såsom visas i fíg. 7. I fíg. 6 och 7 anger beteckningarna 11, 12 och 13 svetsförband. Som ovan beskrivits kan föreliggande uppfinning tillhandahålla ett förfarande och en anordning för upphett- ning, vilka är mycket verksamma för frigöring av restspän- ningar i svetsfogar och till dessa angränsande partier hos ett rörledningssystem i ett kärnkraftverk under konstruktion eller i drift. 'f

Claims (3)

454 183 11 Patentkrav

1. Anording för frigöring av restspänningar hos ett evetsförband i en rörledning genom upphsttning medelst induk- tionsvärmeslingor avsedda att på avstånd omsluta rörlsdninge; vid området för svetsförbandet, varvid slingorna är utbildade i form av med varandra lösbart förbundna bàgformiga sektioner av elektriskt ledande material, vilka var och en bildar ett halvt varv nos en av slingerna bildad spole, k ä n n e- t e c k n a d av att de induktionsvärmeelingorna <21;22; 23;24) bildande bàgformiga sektionerna är halvcirkulära och uppvisar inbördes lika och olika radier för anpassning till rörledningens (1A;1B) ytterdiameter vid omradet för svetsför- bandet (1), att de båda ändarna hos varje bågformig sektion är förenade med huvudsakligen radiella förbindningstungor (3) av elektriskt ledande material, och att förbindningstungorna (3) är lösbart förbundna med på avstånd längs rörledningen (1A;1B) sig sträckande dietsnsorgan (41, 42) av elektriskt isolerande material samt elektriskt och mekaniskt inbördes förbundna på sådant sätt, att de bágformiga sektionerna är kopplade i serie.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t s c k n a d av att förbindningetungorna (3) hos varje induktionsvärme~ slinga (21;22;23;24) är elektriskt ledande förenade med var- andra vid sektionernae ena sida och via förbindningsdelar (6a) är elektriskt ledande förenade med de motsatta förbindnings- tungorna (3) hos de intilliggande induktionsvärmeslingorna vid sektionernas andra sida.

3. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n~ n e t e c k n a d av att ett flertal induktionsvärmeslingor (21;22-24) är förenade i block medelst tillhörande distans- organ (4l,42) och att blocken är förenade vid dietansorganens ändar medelst förbindningeelement (9).