一种研究蒸汽发生器内部泄漏的试验系统及方法技术方案

一种研究蒸汽发生器内部泄漏的试验系统及方法，该系统包括反应器、储箱、储气罐、收集罐、气瓶、真空泵、连接管路及阀门；其中反应器是泄漏试验发生场所，由针阀电机、上下法兰、泄漏管、临管管束、孔板、筒身和接管组成。泄漏管是泄漏试验的关键装置，由上端盖、阀杆、注水管、泄漏管筒、阀座和泄漏头组成。该系统可将反应器介质和泄漏管介质分别控制在需要的状态参数下，通过泄漏管实现反应器内的泄漏试验，并获得泄漏率、损耗率等数据；该试验系统易于更换泄漏管段，方便拆卸检测；可实时精确控制泄漏启停，研究任意泄漏时长对裂纹扩展的影响；泄漏期间壳体内可充满静态或流动同种或异种介质，泄漏管段周围可布置模拟管束，研究泄漏对周围环境的影响。漏对周围环境的影响。漏对周围环境的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种研究蒸汽发生器内部泄漏的试验系统及方法


[0001]本专利技术属于泄漏损耗测试
，具体涉及一种研究蒸汽发生器内部泄漏的试验系统及方法。

技术介绍

[0002]蒸汽发生器是核电站重要的动力设备。蒸汽发生器的内部管束在服役期间，会受到管程和壳程介质的电化学腐蚀，同时由于受到振动、热冲击、内压或存在残余应力，容易在管壁发生应力腐蚀开裂，诱发局部腐蚀，形成点蚀坑或微小的裂纹。此外，温度脉动引起的疲劳、封口焊气孔贯穿同样会诱发裂纹的产生。如果管壁形成裂纹，管内介质会由于压差冲入壳体中，形成的泄漏射流会对管自身和邻管造成侵蚀，导致破口变大，泄漏加剧，威胁设备的安全稳定运行。
[0003]为了更好地了解上述裂纹泄漏带来的影响，需要研究的内容包括泄漏率、管壁裂纹生长规律、不同裂纹生长阶段的金相变化乃至单管泄漏对于管束的影响、蒸汽发生器发生泄漏对于系统的影响。现有的试验系统大多为在管道上直接机加工出裂纹或更换裂纹模拟片从而测量泄漏率等参数，无法实现对裂纹扩展规律的细致研究，如果为管道机加工裂纹还存在不易更换样件的问题，且未考虑单管泄漏对周围环境的影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点并满足试验研究的需要，提供了一种研究蒸汽发生器内部管束泄漏的试验系统及方法，该试验系统易于更换泄漏管段，方便拆卸检测；可实时精确控制泄漏启停，研究任意泄漏时长对裂纹扩展的影响；泄漏期间壳体内可充满静态或流动同种或异种介质，泄漏管段周围可布置模拟管束，研究泄漏对周围环境的影响。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种研究蒸汽发生器内部泄漏的试验系统，包括反应器5，反应器5焊接有泄漏管20，泄漏管20上连接有电动针阀Z01，泄漏管20连接的注液管道依次经过第五电动阀D05、第十七电动阀D17和第十八电动阀D18连接至储箱2，储箱2上布置有第一液位计L01、第九压力计P09和第九热电偶T09；注液管道从泄漏管入口处到第十八电动阀D18处缠绕有第二加热器J02；第五电动阀D05和泄漏管20之间的注液管段上布置有第一热电偶T01，此注液管段还通过第六电动阀D06和第九电动阀D09与真空泵1连接；第十七电动阀D17和第五电动阀D05之间的注液管段上布置有第四热电偶T04；第十七电动阀D17和第十八电动阀D18之间的注液管段布置有第四压力计P04，并通过第十六电动阀D16连接至真空泵1，该注液管段还通过第十五电动阀D15连接至储气罐3；储气罐3缠绕有第三加热器J03，且布置有第八压力计P08和第八热电偶T08；
[0007]反应器5焊接的临管管束11依次通过第十二电动阀D12、第二压力计P02、第十电动阀D10和第二十四电动阀D24与储气罐3连接，其中第十电动阀D10、第十二电动阀D12之间管
段通过第十一电动阀D11和第九电动阀D09与真空泵1连接；
[0008]反应器5的气体供给管21依次通过第十三电动阀D13和第十四电动阀D14与保护气瓶4连接，其中第十三电动阀D13和第十四电动阀D14之间的管路与第十电动阀D10和第二十四电动阀D24之间的管路连接，同时第十三电动阀D13和第十四电动阀D14之间的管路也通过第九电动阀D09与真空泵1连接；
[0009]反应器5的排放管15通过第三电动阀D03和收集罐6连接，用以收集泄漏试验之后的废液；收集罐6外部缠绕有第五加热器J05，且布置有第五压力计P05和第五热电偶T05；
[0010]反应器5的溢流管9通过第三十电动阀D30连接测试系统主回路的缓冲罐；介质入口管8通过第一电动阀D01连接至测试系统主回路的工作介质管道；介质出口管7通过第三十一电动阀D31连接至测试系统主回路的工作介质管道；反应器5外部缠绕有第一加热器J01。
[0011]反应器5的具体结构包括反应器筒身17，焊接于反应器筒身17上的下法兰22，通过螺栓与下法兰22连接的上法兰23，泄漏管20与临管管束11焊接于上法兰23，通过螺栓固定在泄漏管20上方的针阀电机10，下法兰22与上法兰23连接处用不锈钢缠绕垫片12密封；反应器筒身17内部焊接有孔板13防止泄漏管20与临管管束11中下段在反应器内部弯曲或变形；反应器筒身17焊接有：气体供给管21，当壳体内为静态液体时可提供稳压气体；溢流管9，在发生泄漏时排放多余的气体或液体以维持压力平衡；介质入口管8，当壳体内为流动介质时作为介质入口；介质出口管7，当壳体内为流动介质时作为介质出口；引压管14，测量壳体内泄漏位置附近环境的压力波动；排放管15，试验结束后排尽所有介质的出口；热电偶外铠18，试验时插入热电偶测量泄漏位置附近的温度变化。
[0012]泄漏管20的具体结构包括焊接在上法兰23上部的端盖26，端盖26与针阀电机10通过螺栓连接，端盖26中心插有阀杆27，通过填料压盖24和填料函25实现密封，阀杆27上部通过螺纹与针阀电机10连接；端盖26还插焊有注液管33，注液管33通过注液口34与系统注液管道连接，注液管33内部插焊有铠装热电偶35；泄漏管20下部是焊接在上法兰23下部的泄漏管筒28，泄漏管筒28下端焊接有阀座29，阀座29下端焊接或螺纹连接泄漏头30。
[0013]作为优选方案，推荐反应器5通过图2所示耳座19固定于钢制平台；阀杆27通过图3所示C型环32加强密封效果；阀杆的阀头采用活动阀瓣31，并且活动阀瓣31和阀座29接触面建议采用异种硬质合金强化密封效果。
[0014]阀座29和泄漏头30可根据试验需要定制，每次试验可通过更换泄漏头30模拟不同的泄漏类型，而不用更换整个泄漏管20，从而节约成本。
[0015]由于活动阀瓣31和泄漏口之间储存的液体体积很小，关闭电动针阀Z01后由于压差继续喷出的液体量可忽略不计，从而实现了通过电动针阀对泄漏启停的精确控制，可针对同种裂纹类型的泄漏头进行一系列不同泄漏时间的泄漏试验，试验后拆开上法兰23并取出泄漏头30进行检测，从而实现研究任意泄漏时长对裂纹扩展的影响。
[0016]也可以控制泄漏介质总量，记录总泄漏时长，从而获得一定裂纹类型泄漏头的泄漏率。通过测量、表征泄漏造成的管件蚀坑的几何形貌，可以算得该种类型泄漏下泄漏管自身和邻管的损耗率。
[0017]孔板13和邻管管束11可根据试验需要配套布置，在试验期间邻管管束11可预先充满一定温度和压力的介质，从而实现研究单管泄漏对周围环境的影响。
[0018]反应器筒身17可通过介质入口管和介质出口管连接到希望研究的系统回路中，从而研究发生不同程度的泄漏对系统回路的影响。
[0019]泄漏管20介质和反应器筒身17内介质在泄漏前可独立增压、加热，可根据需要在泄漏试验期间获得不同的热力学状态参数。
[0020]和现有技术相比较，本专利技术具备如下优点：
[0021]1、本专利技术所述的一种研究蒸汽发生器内部泄漏的试验系统及方法，通过更换泄漏头和邻管管束的方式实现在不同裂纹种类、不同邻管布置方式、不同管道材料下进行泄漏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种研究蒸汽发生器内部泄漏的试验系统，其特征在于：包括反应器(5)，反应器(5)焊接有泄漏管(20)，泄漏管(20)上连接有电动针阀(Z01)，泄漏管(20)连接的注液管道依次经过第五电动阀(D05)、第十七电动阀(D17)和第十八电动阀(D18)连接至储箱(2)，储箱(2)上布置有第一液位计(L01)、第九压力计(P09)和第九热电偶(T09)；注液管道从泄漏管入口处到第十八电动阀(D18)处缠绕有第二加热器(J02)；第五电动阀(D05)和泄漏管(20)之间的注液管段上布置有第一热电偶(T01)，此注液管段还通过第六电动阀(D06)和第九电动阀(D09)与真空泵(1)连接；第十七电动阀(D17)和第五电动阀(D05)之间的注液管段上布置有第四热电偶(T04)；第十七电动阀(D17)和第十八电动阀(D18)之间的注液管段布置有第四压力计(P04)，并通过第十六电动阀(D16)连接至真空泵(1)，该注液管段还通过第十五电动阀(D15)连接至储气罐(3)；储气罐(3)缠绕有第三加热器(J03)，且布置有第八压力计(P08)和第八热电偶(T08)；反应器(5)焊接的临管管束(11)依次通过第十二电动阀(D12)、第二压力计(P02)、第十电动阀(D10)和第二十四电动阀(D24)与储气罐(3)连接，其中第十电动阀(D10)、第十二电动阀(D12)之间管段通过第十一电动阀(D11)和第九电动阀(D09)与真空泵(1)连接；反应器(5)的气体供给管(21)依次通过第十三电动阀(D13)和第十四电动阀(D14)与保护气瓶(4)连接，其中第十三电动阀(D13)和第十四电动阀(D14)之间的管路与第十电动阀(D10)和第二十四电动阀(D24)之间的管路连接，同时第十三电动阀(D13)和第十四电动阀(D14)之间的管路也通过第九电动阀(D09)与真空泵(1)连接；反应器(5)的排放管(15)通过第三电动阀(D03)和收集罐(6)连接，用以收集泄漏试验之后的废液；收集罐(6)外部缠绕有第五加热器(J05)，且布置有第五压力计(P05)和第五热电偶(T05)；反应器(5)的溢流管(9)通过第三十电动阀(D30)连接测试系统主回路的缓冲罐；介质入口管(8)通过第一电动阀(D01)连接至测试系统主回路的工作介质管道；介质出口管(7)通过第三十一电动阀(D31)连接至测试系统主回路的工作介质管道；反应器(5)外部缠绕有第一加热器(J01)。2.根据权利要求1所述的一种研究蒸汽发生器内部泄漏的试验系统，其特征在于：所述反应器(5)包括反应器筒身(17)，焊接于反应器筒身(17)上的下法兰(22)，通过螺栓与下法兰(22)连接的上法兰(23)，泄漏管(20)与临管管束(11)焊接于上法兰(23)，通过螺栓固定在泄漏管(20)上方的针阀电机(10)，下法兰(22)与上法兰(23)连接处用不锈钢缠绕垫片(12)密封；反应器筒身(17)内部焊接有孔板(13)防止泄漏管(20)与临管管束(11)中下段在反应器内部弯曲或变形；反应器筒身(17)焊接有：气体供给管(21)，当壳体内为静态液体时可提供稳压气体；溢流管(9)，在发生泄漏时排放多余的气体或液体以维持压力平衡；介质入口管(8)，当壳体内为流动介质时作为介质入口；介质出口管(7)，当壳体内为流动介质时作为介质出口；引压管(14)，测量壳体内泄漏位置附近环境的压力波动；排放管(15)，试验结束后排尽所有介质的出口；热电偶外铠(18)，试验时插入热电偶测量泄漏位置附近的温度变化。3.根据权利要求2所述的一种研究蒸汽发生器内部泄漏的试验系统，其特征在于：所述反应器(5)通过耳座(19)固定于钢制平台。4.根据权利要求1所述的一种研究蒸汽发生器内部泄漏的试验系统，其特征在于：所述
泄漏管(20)包括焊接在上法兰(23)上部的端盖(26)，端盖(26)与针阀电机(10)通过螺栓连接，端盖(26)中心插有阀杆(27)，通过填料压盖(24)和填料函(25)实现密封，阀杆(27)上部通过螺纹与针阀电机(10)连接；端盖(26)还插焊有注液管(33)，注液管(33)通过注液口(34)与系统注液管道连接，注液管(33)内部插焊有铠装热电偶(35)；泄漏管(20)下部是焊接在上法兰(23)下部的泄漏管筒(28)，泄漏管筒(28)下端焊接有阀座(29)，阀座(29)下端焊接或螺纹连接泄漏头(30)。5.根据权利要求4所述的一种研究蒸汽发生器内部泄漏的试验系统，其特征在于：所述阀杆(27)通过C型环(32)加强密封效果；阀杆的阀头采...

【专利技术属性】
技术研发人员：周屈兰，宁致远，李娜，武志广，余华金，樊俊，徐兆军，王理侬，侯文辉，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：