本發(fā)明屬于核電站運行與維護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種核電廠海水系統(tǒng)管道支管與主管的連接結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
海水系統(tǒng)和核電廠重要的組成部分，直接關(guān)系核電廠安全運行和發(fā)電效率。
管道系統(tǒng)中有多處NPS2或DN50以下的支管，均采用焊接結(jié)構(gòu)與主管道連接。
按美國標(biāo)準(zhǔn)動力管道規(guī)范ASME B31.1(本文均按2010版進(jìn)行說明)設(shè)計的電廠，焊接結(jié)構(gòu)則均采用B31.1中127.4.8示意的“等于或小于NPS3的半截套管焊接或轉(zhuǎn)換接頭的典型全焊透焊縫支管接頭”的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計。
按B31.1的規(guī)范，電廠海水主管道采用低碳鋼管道，如ASTM A139,GR.B(直焊縫焊接管道)或ASTM A106 GR.B(無縫管道)；支管與主管道之間采用承插焊或螺紋連接的轉(zhuǎn)換接頭，材質(zhì)為ASTM B691 UNS N08367的；支管則采用奧氏體不銹鋼或鎳基合金管道，如ASTM A312 TP316(無縫管)或ASTM B675 UNS N08367(焊接管)或ASTM B690 UNS N08367(無縫管)，壁厚SCH40。
結(jié)構(gòu)設(shè)計上由于存在三個缺陷，導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)腐蝕：
1.結(jié)構(gòu)上存在“碳鋼-不銹鋼(包括鎳基材料)”組合，在海水中存在電偶腐蝕的情況；
2.結(jié)構(gòu)上存在縫隙，容易導(dǎo)致不銹鋼縫的隙腐蝕問題；
3.主管上開孔很小，主管開孔處的孔內(nèi)壁很難防腐處理，存在碳鋼與海水直接接觸導(dǎo)致碳鋼海水腐蝕的情況。
由于支管很小，對結(jié)構(gòu)的腐蝕檢查很難通過目視、PT等實現(xiàn)，且由于腐蝕由內(nèi)而外發(fā)展腐蝕發(fā)展隱蔽性很強，容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)區(qū)域腐蝕穿孔和結(jié)構(gòu)強度下降。
結(jié)構(gòu)腐蝕問題發(fā)現(xiàn)后，只能從外部對焊縫進(jìn)行補強在一段程度和時間內(nèi)保證結(jié)構(gòu)的強，而不能消除腐蝕問題。該結(jié)構(gòu)腐蝕穿孔在電廠的運行中已發(fā)生過多次，需要重新設(shè)計連接結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)換接頭。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的是提供一種核電廠海水管道系統(tǒng)(150LB或PN20以下)支管(NPS2或DN50以下)與主管(NPS20或DN500以上)的連接結(jié)構(gòu)，消除海水管道NPS2或DN50以下支管與主管連接區(qū)的腐蝕穿孔隱患。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：
一種核電廠海水系統(tǒng)管道支管與主管的連接結(jié)構(gòu)，包括支管、對焊轉(zhuǎn)換接頭和海水主管道；支管下端通過第一環(huán)焊縫與對焊轉(zhuǎn)換接頭的上端固定連接；對焊轉(zhuǎn)換接頭的下端插入海水主管道的內(nèi)部；海水主管道與對焊轉(zhuǎn)換接頭連接部位的外側(cè)端面通過第二環(huán)焊縫與對焊轉(zhuǎn)換接頭固定連接，內(nèi)側(cè)端面通過第三環(huán)焊縫與對焊轉(zhuǎn)換接頭固定連接。
如上所述的對焊轉(zhuǎn)換接頭整體為中空的柱狀結(jié)構(gòu)，分為兩個圓柱段和三個圓錐段，由下至上依次為第一圓柱段、第一圓錐段、第二圓柱段、第二圓錐段和第三圓錐段，上述各段之間同軸且內(nèi)徑相等；第一圓柱段與海水主管道連接；第一圓錐段下端為小端，上端為大端，小端的外徑與第一圓柱段外徑相等，大端的外徑與第二圓柱段外徑相等；第二圓錐段下端為大端，上端為小端，大端外徑與第二圓柱段外徑相等；第三圓錐段下端為大端，上端為小端，大端外徑與第二圓錐段小端外徑相等，小端外徑與內(nèi)徑相等；第三圓錐段與支管連接。
如上所述的海水主管道外側(cè)端面開有通孔，通孔的直徑大于對焊轉(zhuǎn)換接頭第一圓柱段外徑2mm；對焊轉(zhuǎn)換接頭第一圓柱段上端距海水主管道外側(cè)端面的距離為2mm，下端距海水主管道內(nèi)側(cè)端面距離為10mm；
如上所述的海水主管道德內(nèi)表面和第三環(huán)焊縫的表面涂覆有防腐層。
如上所述的支管采用奧氏體不銹鋼或鎳基合金制成，對焊轉(zhuǎn)換接頭采用ASTM B691 UNS N08367型材料制成，海水主管道采用低碳鋼材料制成，第一環(huán)焊縫、第二環(huán)焊縫和第三環(huán)焊縫均采用氬氣保護(hù)電弧焊，焊絲為ERNiCrMo3。
本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足B31.1的規(guī)范要求，適用于公稱直徑NPS2或DN50以下且壁厚小于SCH160的不銹鋼或鎳基合金管道的焊接連接，消除了結(jié)構(gòu)中存在海水腐蝕問題。電廠自2008年起使用該結(jié)構(gòu)形式重新焊接支管，經(jīng)過八年的使用證明該結(jié)構(gòu)形式即保證了支管的連接強度也避免了海水管道支管(NPS2或DN50以下)連接區(qū)的腐蝕穿孔風(fēng)險。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的一種核電廠海水系統(tǒng)管道支管與主管的連接結(jié)構(gòu)的示意圖。
其中：1.支管，2.對焊轉(zhuǎn)換接頭，3.海水主管道，4.第一環(huán)焊縫，5.第二環(huán)焊縫，6.第三環(huán)焊縫。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述。
如圖1所示，一種核電廠海水系統(tǒng)管道支管與主管的連接結(jié)構(gòu)，包括支管1、對焊轉(zhuǎn)換接頭2和海水主管道3。支管1下端通過第一環(huán)焊縫4與對焊轉(zhuǎn)換接頭2的上端固定連接。對焊轉(zhuǎn)換接頭2的下端插入海水主管道3的內(nèi)部。海水主管道3與對焊轉(zhuǎn)換接頭2連接部位的外側(cè)端面通過第二環(huán)焊縫5與對焊轉(zhuǎn)換接頭2固定連接，內(nèi)側(cè)端面通過第三環(huán)焊縫6與對焊轉(zhuǎn)換接頭2固定連接。
所述的對焊轉(zhuǎn)換接頭2整體為中空的柱狀結(jié)構(gòu)，分為兩個圓柱段和三個圓錐段，由下至上依次為第一圓柱段、第一圓錐段、第二圓柱段、第二圓錐段和第三圓錐段，上述各段之間同軸且內(nèi)徑相等；第一圓柱段與海水主管道3連接；第一圓錐段下端為小端，上端為大端，小端的外徑與第一圓柱段外徑相等，大端的外徑與第二圓柱段外徑相等；第二圓錐段下端為大端，上端為小端，大端外徑與第二圓柱段外徑相等；第三圓錐段下端為大端，上端為小端，大端外徑與第二圓錐段小端外徑相等，小端外徑與內(nèi)徑相等；第三圓錐段與支管連接。
所述的海水主管道3外側(cè)端面開有通孔，用于連接對焊轉(zhuǎn)換接頭2，通孔的直徑大于對焊轉(zhuǎn)換接頭2第一圓柱段外徑2mm。對焊轉(zhuǎn)換接頭2第一圓柱段上端距海水主管道3外側(cè)端面的距離為2mm，下端距海水主管道3內(nèi)側(cè)端面距離為10mm。
所述第三環(huán)焊縫6的外表面涂覆有防腐層，用于防止第三環(huán)焊縫6被海水腐蝕。
在本實施例中，支管1采用奧氏體不銹鋼或鎳基合金制成，對焊轉(zhuǎn)換接頭2采用ASTM B691 UNS N08367型材料制成，海水主管道3采用低碳鋼材料制成，第一環(huán)焊縫4、第二環(huán)焊縫5和第三環(huán)焊縫6均采用氬氣保護(hù)電弧焊，焊絲為ERNiCrMo3。
本發(fā)明的安裝過程如下：
1.根據(jù)支管的公稱直徑和壁厚選擇對焊轉(zhuǎn)換接頭2，并在焊接車間內(nèi)完成對焊轉(zhuǎn)換接頭2與支管1的對焊，即完成第一環(huán)焊縫4。焊接方式采用氬氣保護(hù)電弧焊(以下簡稱氬弧焊)，焊絲采用ERNiCrMo3。焊接完成后，進(jìn)行著色探傷(以下簡稱PT檢查)。
2.根據(jù)對焊轉(zhuǎn)換接頭2的外徑D0，計算海水主管道3的開孔直徑D，D＝D0+2mm。
3.在海水主管道3上開孔，孔徑D，開孔內(nèi)緣要求光滑。
4.將對焊轉(zhuǎn)換接頭2插入海水主管道3開孔內(nèi)，與海水主管道3外側(cè)端面預(yù)留2mm間隙。
5.在海水主管道3外側(cè)端面焊接對焊轉(zhuǎn)換接頭2與海水主管道3的第二環(huán)焊縫5，焊縫的焊高滿足圖1所示要求。焊接方式采用氬弧焊，焊絲采用ERNiCrMo3。焊接完成后，進(jìn)行簡稱PT檢查。
6.在海水主管道3內(nèi)側(cè)端面焊接對焊轉(zhuǎn)換接頭2與海水主管道3的第三環(huán)焊縫6，焊縫焊高滿足圖1所示的要求。焊接方式采用氬弧焊，焊絲采用ERNiCrMo3。焊接完成后，進(jìn)行簡稱PT檢查。
7.在海水主管道3對海水主管道3的內(nèi)表面及海水主管道3內(nèi)側(cè)端面對焊轉(zhuǎn)換接頭2與海水主管道3的焊接區(qū)域進(jìn)行防腐，防腐層覆蓋第三環(huán)焊縫6。
上面結(jié)合實施例對本發(fā)明的實施方法作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容均可以采用現(xiàn)有技術(shù)。