取樣冷卻器,鍋爐取樣冷卻器聊一聊它的關(guān)鍵改造技術(shù) 取樣冷卻器,鍋爐取樣冷卻器聊一聊它的關(guān)鍵改造技術(shù)。在大家談取樣冷卻器的情況下，要先理清晰什么叫取樣冷卻器，主要用途是啥？在取樣冷卻器的時(shí)候，該取樣冷卻器設(shè)備遙遙的優(yōu)劣立即能夠危害到產(chǎn)遙遙量檢測(cè)的壞，不容小覷。
某核電站鍋爐取樣冷卻器發(fā)生泄露的原因，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題制定了以U形管換熱器替代原纏繞管換熱器的改造方案。對(duì)比分析了U形管換熱器與纏繞管換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并對(duì)該U形管換熱器的熱工設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及制造中需要注意的問(wèn)題進(jìn)行了介紹。改造后的U形管換熱器滿足設(shè)計(jì)要求。
該鍋爐取樣冷卻器屬于核三遙遙設(shè)備，傳熱管釆用纏繞管，管箱、管板、殼側(cè)筒體間為全焊接結(jié)構(gòu)。管側(cè)介質(zhì)是一回路冷卻劑,殼側(cè)介質(zhì)是中間回路冷卻水，管、殼側(cè)的設(shè)計(jì)壓力17.6MPa,設(shè)計(jì)溫度350Y,屬于高壓高溫差設(shè)備，且存在溫差應(yīng)力。此外，該設(shè)備管側(cè)流量會(huì)隨不同工況在3.6~9th間變化，詳細(xì)設(shè)計(jì)參數(shù)見表1，結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。管側(cè)流體圖1纏繞管結(jié)構(gòu)示意圖
設(shè)備失效原因分析經(jīng)初步檢測(cè)查明，鍋爐取樣冷卻器纏繞管束發(fā)生泄露，但管束泄露的具體位置不能確定，可能是纏繞管發(fā)生泄露，也有可能是纏繞管與管板間焊縫出現(xiàn)泄露。分析管束發(fā)生泄露的原因,初步認(rèn)為該鍋爐取樣冷卻器單根纏繞管呈彈簧狀，當(dāng)管內(nèi)外介質(zhì)溫差較大，或者在流量波動(dòng)時(shí)，纏繞管會(huì)發(fā)生伸縮,尤其在檢修期間的停車開車過(guò)程中，纏繞管伸縮相對(duì)較大。而纏繞管管徑較細(xì)較長(zhǎng)，且是由多跟傳熱管拼焊而成,在管間拼焊處、管束彎曲點(diǎn)以及管束與管板連接處有可能存在應(yīng)力集中，因此經(jīng)遙遙間運(yùn)行后，容易導(dǎo)致泄露發(fā)生。
改造方案設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)輸入以及上述原因分析,該鍋爐取樣冷卻器屬于高溫高壓高溫差的設(shè)備,運(yùn)行期間已發(fā)生多次泄露。為了解決上述問(wèn)題,遙遙設(shè)備的安全運(yùn)行，我方擬采用U形管式換熱器作為改造方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。U形管換熱器管束兩端固定在同一塊管板上,可以自由伸縮，從而可以避遙遙溫差應(yīng)力的影響，適用于高溫高壓高溫差的設(shè)計(jì)工況，且u形管換熱器與纏繞管換熱器比較如下U形管換熱器是應(yīng)用。
普遍的換熱器結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)、制造工藝均很成熟，制造質(zhì)量、周期有遙遙;纏繞管換熱器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造遙遙高，制造質(zhì)量、周期難把握；U形管換熱器換熱效率比纏繞管換熱器低,相同熱負(fù)荷需要更多的換熱面積；U形管換熱器管數(shù)量較多，相同設(shè)計(jì)余量下允許堵管數(shù)量比纏繞管換熱器多；纏鋭管換熱器可以實(shí)現(xiàn)純逆流換熱，因此換熱端差比U形管換熱器更小。經(jīng)初步計(jì)算，采用U形管換熱器改造方案可以滿足設(shè)計(jì)要求,具備改造條件，因此開展詳細(xì)設(shè)計(jì)。
熱工設(shè)計(jì)該鍋爐取樣冷卻器熱工計(jì)算釆用HTRI軟件按照TEMA要求設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)由業(yè)主提供，主要包括設(shè)備的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、流體介質(zhì)、設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、運(yùn)行壓力、運(yùn)行溫度、允許壓降、流量、污垢系數(shù)及外形尺寸等參數(shù)。表2熱工設(shè)計(jì)結(jié)果設(shè)計(jì)要求，換熱管釆用SA213TP321材料的U形管，折流板采用雙弓形折流板，為了防止進(jìn)出口流量波動(dòng)沖擊換熱管，在進(jìn)出口處又設(shè)置了導(dǎo)流簡(jiǎn)。計(jì)算結(jié)果見表2,外形結(jié)構(gòu)及管束布置見圖2。
圖2熱工設(shè)計(jì)紿病示意圖
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖3鍋爐取樣冷卻器結(jié)構(gòu)示意圖根據(jù)熱工設(shè)計(jì)結(jié)果，按照ASMEND相關(guān)要求開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)備整體結(jié)構(gòu)見圖3,殼側(cè)封頭與殼側(cè)筒體間、管殼側(cè)筒體與管板間均釆用全焊接結(jié)構(gòu)，換熱管與管板采用全深度液壓脹加強(qiáng)度焊的連接方式，可以防止介質(zhì)泄露。筒體強(qiáng)度計(jì)算鍋爐取樣冷卻器管側(cè)、殼側(cè)筒體均選用SA182F321材料，按ASMEIIIND的要求，筒體厚度按式（1）計(jì)算，計(jì)算后按標(biāo)準(zhǔn)要求選取筒體厚度。t=—PRSE0.6P其中P一為設(shè)計(jì)壓力；R一筒體內(nèi)半徑；E一焊接接頭系數(shù)；S—設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力，按ASMEII查取。封頭強(qiáng)度計(jì)算封頭選用SA182F321材料，按ASMEIIIND的要求,封頭厚度按式（2）計(jì)算，計(jì)算后按標(biāo)準(zhǔn)要求選取封頭厚度。t=—PD―2SE0.2P其中P一為設(shè)計(jì)壓力；D—筒體內(nèi)直徑；E一焊接接頭系數(shù)；S設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力，按ASMEII查取。管板強(qiáng)度計(jì)算管板選用SA182F321材料，按TEMA要求，管板厚度分別按彎曲強(qiáng)度（式（3））、剪切強(qiáng)度（式（4））進(jìn)行計(jì)算，在計(jì)算所需的較大厚度基礎(chǔ)上按標(biāo)準(zhǔn)要求選取管板厚度。(3)丁豈0P式中F一管板常數(shù),TEMA圖RCB7.132；G受壓直徑；P一管間距；do一管外徑；P—設(shè)計(jì)壓力；S設(shè)計(jì)溫度下管板材料的許用應(yīng)力；%—管子中心線當(dāng)量直徑；,0.907n1=1—%4.3制造要求4.3.1管束制造U形管不允許拼接,管子彎曲部分的小壁厚以及管子彎曲后的橢圓度應(yīng)符合TEMARCB2.31規(guī)定要求。U形管成形后兩直管段之間的距離公差,應(yīng)能遙遙管子穿過(guò)折流板和管板裝配時(shí)不受損傷，并且在彎管段與直管之間的過(guò)渡區(qū)處測(cè)得的距離偏差不應(yīng)遙遙過(guò)下列值55mm<DW150mm,允許偏差為±1.5mm150mm<DW500mm,允許偏差為±2.5mm其中D—彎管中心直徑在U形管穿管之前，應(yīng)確認(rèn)所有在U形管制造或彎管過(guò)程中遙遙的潤(rùn)滑劑和涂層已去除。U形管在穿管過(guò)程中應(yīng)遙遙清潔。穿管時(shí)不得用強(qiáng)力，不允許將U形管預(yù)變形后再穿管。U形管與管板采用強(qiáng)度焊+全深度液壓脹的連接方式，該連接焊縫應(yīng)根據(jù)ASMEBPVCV要求，在焊接后脹管前進(jìn)行気氣泄露試驗(yàn)以證明焊縫的密封遙遙，然后進(jìn)行遙遙PT無(wú)損檢測(cè)。焊接檢測(cè)所有的焊縫應(yīng)進(jìn)行打磨來(lái)去除不連續(xù)以減小應(yīng)力集中和滿足檢查及檢測(cè)的要求。焊縫表面和熱影響區(qū)不得有裂紋、氣孔、弧坑、夾渣、未熔合等缺陷存在。材料表面上的所有刻痕、凹槽、劃傷等缺陷及弧擊，應(yīng)釆用打磨法去除，并以大斜度13與鄰近母材圓滑過(guò)渡，打磨區(qū)域不得低于設(shè)計(jì)的小厚度。承壓邊界的打磨區(qū)域應(yīng)在打磨后進(jìn)行液體滲透檢測(cè)。非承壓邊界的打磨區(qū)域在打磨后應(yīng)進(jìn)行目視檢查。任何弧擊導(dǎo)致的銅沉積物需確認(rèn)已遙遙移除。所有全焊透B類焊縫需經(jīng)遙遙RT+遙遙PT檢測(cè);所有全焊透C、D類焊縫，需經(jīng)遙遙RT（或UT）+遙遙PT無(wú)損檢測(cè);其他焊縫需經(jīng)遙遙MT或遙遙PT無(wú)損檢測(cè)。5結(jié)論核電站某鍋爐取樣冷卻器發(fā)生泄露,需要進(jìn)行改造更換。為滿足業(yè)主要求,我方先調(diào)研分析了該鍋爐取樣冷卻器發(fā)生泄露的原因，再根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題制定設(shè)備的改造方案，改造后的設(shè)備需在滿足設(shè)計(jì)要求的同時(shí)避遙遙之前問(wèn)題的再次發(fā)生。目前該鍋爐取樣冷卻器已運(yùn)行近一年，運(yùn)行遙遙良，滿足設(shè)計(jì)要求。