预防局部热处理时换热管产生凹痕的装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种预防局部热处理时换热管产生凹痕的装置及方法，尤其是一种预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的装置及方法，该装置包括用于测量二次侧内部温度的温度监测系统、用于测量最外侧支撑板变形角度的支撑板变形角度监测系统、空气通风系统和空气循环密封装置，所述空气通风系统用于向二次侧内部通入流量和温度可变的空气，在AP1000蒸汽发生器局部热处理时，实时收集二次侧温度及支撑变形角度数据，调整风机流量及电加热器的温度，实时改变AP1000蒸汽发生器管束外的冷热空气流动，以控制管束组件的热膨胀变形，从而预防了AP1000蒸汽发生器局部热处理换热管凹痕的产生，保证了反应堆冷却剂一回路压力边界完整性。
【专利说明】预防局部热处理时换热管产生凹痕的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种换热管凹痕预防的装置及方法，特别涉及一种预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的装置及方法。
【背景技术】
[0002]AP1000蒸汽发生器与其他压水堆蒸汽发生器相比具有其独特的性质、构造，在AP1000蒸汽发生器的加工工艺上具有其独特的特点，在AP1000蒸汽发生器的制造阶段，在最终装配后要进行局部热处理，在所述局部热处理过程中，会由于蒸汽发生器内部部件的受热不均，导致不同程度的热膨胀变形，当支撑板变形时会损坏与之接触的U形管，从而使得U形管产生凹痕等缺陷，最终造成U形管的变形。
[0003]AP1000蒸汽发生器重量接近650T，U形管数量为10025根，10块管子支撑板，与支撑板接触的管子区域超过200500个，局部热处理时蒸汽发生器零部件膨胀不一致，且蒸汽发生器内部温度分布不均匀，要保证所有位置都不产生凹痕，并能够通过测量进行验证，对于制造过程提出了很大的难度，在现有技术中尚无恰当的预防装置或方法。
[0004]由于上述原因，本发明人对蒸汽发生器局部热处理的过程进行深入研宄，以便设计出一种能够防止换热管产生凹痕的装置和方法。
【发明内容】
[0005]为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研宄，设计出一种预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的装置及方法，该装置包括用于测量二次侧内部温度的温度监测系统、用于测量最外侧支撑板变形角度的支撑板变形角度监测系统、空气通风系统和空气循环密封装置，所述空气通风系统用于向二次侧内部通入流量和温度可变的空气，在AP1000蒸汽发生器局部热处理时，实时收集二次侧温度及支撑变形角度数据，调整风机流量及电加热器温度，实时改变AP1000蒸汽发生器管束外部冷热空气流动，以控制管束组件的热膨胀变形，从而避免换热管产生凹痕，从而完成本发明。
[0006]具体来说，本发明的目的在于提供以下方面:
[0007](I) 一种预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的装置，其中，AP1000蒸汽发生器包括顺次连接的上筒体1、锥体部2、二次侧3和下封头4，所述二次侧3包括设置在外部的二次侧壳体31和设置在所述二次侧壳体内部并与所述二次侧壳体之间具有预定间隙33的内套筒32，在所述内套筒32内部设置有管束组件，所述管束组件包括管板36、支撑板34、换热管35和拉杆，所述管板设置在靠近下封头4的一侧；在二次侧3外部设置有多个手孔37和人孔38 ;所述局部热处理包括对所述管板与下封头连接的焊缝位置进行环缝局部热处理和对上筒体与锥体部连接位置的焊缝进行最终环缝局部热处理；
[0008]其特征在于，该装置包括用于实时监测二次侧内部温度分布的温度监测系统、用于实时监测最外侧支撑板变形量的支撑板变形角度监测系统、用于密封锥体部2的空气循环密封装置7和用于向蒸汽发生器内部注入空气的空气通风系统，其中，所述空气通风系统用于调节向蒸汽发生器内部注入空气的流速和温度。
[0009](2)根据上述(I)所述的预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的装置，其特征在于，所述温度监测系统包括设置在AP1000蒸汽发生二次侧的热电偶5，所述热电偶有多个，多个热电偶分别实时监测二次侧内不同位置的温度，并实时传出监测到的温度信息。
[0010](3)根据上述(I)所述的预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的装置，其特征在于，所述支撑板变形角度监测系统包括设置在距离管板最远的支撑板34上的倾角测量器6，所述倾角测量器有四个以上，所述倾角测量器均布在所述距离管板最远的支撑板上，所述每个倾角测量器实时监测所述距离管板最远的支撑板上相应区域的变形角度，并实时传出测得的变形角度信息。
[0011](4)根据上述(I)所述的预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的装置，其特征在于，所述空气通风系统包括至少三个风机，且在其中一个风机上设置有空气加热装置。
[0012](5)根据上述(I)所述的预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的装置，其特征在于，所述空气循环密封装置7呈圆盘状，所述空气循环密封装置设置在所述锥体部的大开口端，在所述空气循环密封装置上开设多个通孔，通过开闭通孔控制管束组件内的冷热空气流动，从而实时调节二次侧内部的温度分布，其中，在所述空气循环密封装置设置有四个大排气口 73，在所述大排气口附近设置有用于封闭该大排气口的挡板74。
[0013](6)根据上述(I)至(5)中任意一项所述的预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的装置，其特征在于，当对所述管板与下封头连接位置的焊缝进行环缝局部热处理时，所述倾角测量器有四个，并且均布在所述最外侧支撑板上，所述多个风机包括将外界空气经过空气循环密封装置7输送至所述二次侧壳体31和所述内套筒32之间的预定间隙33的风机A81、分别与二次侧上靠近管板的两个手孔37相连通的风机B82和风机C83，其中，所述两个手孔分别设置在二次侧3上相对的两侧。
[0014](7)根据上述(I)所述的预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的装置，其特征在于，当对上筒体I与锥体部2连接的焊缝位置进行最终环缝局部热处理时，所述预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的装置包括与二次侧上人孔38相连通并且向外抽气的风机D84和与上筒体I上再循环检查孔11相连通并且向外抽气的风机E85，所述二次侧上靠近管板的手孔开启，并且在所述手孔内设置可拆卸的过滤网。
[0015](8) 一种预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的方法，其中，局部热处理为对管板与下封头连接的焊缝位置进行环缝局部热处理，其特征在于，该方法包括如下步骤:
[0016]步骤1，环缝局部热处理开始，温度监测系实时监测内套筒中各个部件及位置的温度信息，支撑板变形角度监测系统实时监测最外层支撑板的倾角变化信息；
[0017]步骤2，当支撑板变形角度达到0.2°时，开始控制风机A、风机B和风机C运转，进而调节蒸汽发生器内部温度；
[0018]步骤3，通过控制风机A、风机B、风机C的开闭或注风量、控制风机C的注风温度、通过空气循环密封装置上的挡板控制出风量和出风位置，确保最外层支撑板变形角度小于预定数值，直至完成对所述管板与下封头连接的焊缝位置进行的环缝局部热处理作业。
[0019](9)根据上述(8)所述的预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的方法，其特征在于，所述步骤3中支撑板变形角度小于预定的数值为2.06°，即在步骤3中确保最外层支撑板变形角度小于2.06°。
[0020](10) 一种预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的方法，其中，所述局部热处理为对上筒体I和锥体部2连接的焊缝位置进行环缝局部热处理，其特征在于，该方法包括如下步骤:
[0021]步骤I，在环缝局部热处理之前将两个风机连通至预定位置，开启二次侧上靠近管板的手孔，封闭蒸汽发生器上其他位置的开孔；
[0022]步骤2，环缝局部热处理开始后，开启风机D和风机E，持续向外抽气，直至完成对上筒体I和锥体部2连接的焊缝位进行的环缝局部热处理作业。
[0023]本发明通过计算测量得到蒸汽发生器支撑板在局部热处理时变形量对换热管凹痕产生影响的临界条件，指定了独特的预防换热管产生凹痕的装置及方法，填补了本领域的空白，通过对二次侧内部的温度调节，避免了换热管产生凹痕的缺陷。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1示出根据本发明一种优选实施方式的蒸汽发生器结构示意图；
[0025]图2示出根据本发明一种优选实施方式的对管板与下封头连接的焊缝位置进行环缝局部热处理时换热管产生凹痕的装置结构示意图；
[0026]图3示出根据本发明一种优选实施方式的空气循环密封装置结构示意图；
[0027]图4示出根据本发明一种优选实施方式的对上筒体与锥体部连接的焊缝位置进行环缝局部热处理时换热管产生凹痕的装置结构示意图；
[0028]图5示出根据本发明一种优选实施方式的模拟压痕试验装置结构示意图。
[0029]附图标号说明:
[0030]1-上筒体
[0031]11-再循环检查孔
[0032]2-锥体部
[0033]3- 二次侧
[0034]31-二次侧壳体
[0035]32-内套筒
[0036]33-预定间隙
[0037]34-支撑板
[0038]35-换热管
[0039]36-管板
[0040]37-手孔
[0041]38-人孔
[0042]4-下封头
[0043]5-热电偶
[0044]6-倾角测量器
[0045]7-空气循环密封装置
[0046]71-进气口
[0047]72-小出气口
[0048]73-大排气口
[0049]74-挡板
[0050]81-风机 A
[0051]82-风机 B
[0052]83-风机 C
[0053]84-风机 D
[0054]85-风机 E
[0055]9-临时封盖
[0056]10-模拟压痕试验装置
[0057]101-千斤顶
【具体实施方式】
[0058]下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。
[0059]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0060]如图1中所示，AP1000蒸汽发生器包括顺次连接的上筒体1、锥体部2 二次侧3和下封头4，所述二次侧3包括外部的二次侧壳体31和设置在所述二次侧壳体内部的内套筒32，所述二次侧壳体31和所述内套筒之间具有预定间隙33，在所述内套筒32内部设置有管束组件，所述管束组件包括管板36、支撑板34、换热管35和拉杆，其中换热管优选的为U形管，所述管板设置在靠近下封头的一侧；在二次侧3外部设置有手孔和人孔。
[0061]当对所述管板与下封头连接的焊缝位置进行环缝局部热处理时，由于受到热传导作用，管板在径向上出现温度梯度分布，边缘最高温度达到350°C左右，中心温度在100°C左右，管板产生弓形变形。
[0062]同时蒸汽发生器二次侧(包括支撑板、U形管和拉杆)和二次侧内的空气受到管板和内套筒的热传导、辐射以及对流作用，由于热处理过程时间较长，一般为50-70小时，二次侧中的部件温度逐渐升高，二次侧内空气温度在高度方向上出现分层，上下温差可大于100°C，在各零件温差和空气高度方向上温差的共同作用下，二次侧内的零件均出现不同程度的变形，蒸汽发生器长度大于10m，各零件温差尤其是高度方向上温差引起的热膨胀通过支撑板间的拉杆逐级累加，在最外层支撑板上达到最大变形，即距离管板最远的支撑板上的变形最大。
[0063]另外，还需要对上筒体I和锥体部2连接位置的焊缝进行最终环缝局部热处理，该热处理同样能够导致二次侧产生形变，进而导致换热管产生形变。
[0064]根据本发明提供的预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的装置及方法，如图2、图3中所示，该装置包括温度监测系统、支撑板变形角度监测系统、空气通风系统和空气循环密封装置7，其中，所述温度监测系统包括设置在AP1000蒸汽发生二次侧的热电偶5，所述热电偶有多个，多个热电偶分别实时监测二次侧不同位置的温度，并实时传出监测到的温度信息；所述支撑板变形角度监测系统包括设置在距离管板最远的支撑板34上的倾角测量器6，所述倾角测量器有多个，所述倾角测量器至少为四个，所述倾角测量器均布在所述距离管板最远的支撑板上，所述倾角测量器实时监测所述距离管板最远的支撑板上相应区域的变形角度，并实时传出测得的变形角度信息；所述空气通风系统包括三个风机，在其中一个风机上设置有空气加热装置，即该风机能够吹出热风；所述空气循环密封装置7呈圆盘状，所述空气循环密封装置设置在所述锥体部的大开口端，即设置在锥体部远离所述二次侧的一端上，其用于密封所述椎体部，并且在所述空气循环密封装置上开设多个通孔，通过开闭通孔控制管束组件内的冷热空气流动，实时调节二次侧内部的温度分布。
[0065]在一个优选的实施方式中，当对所述管板与下封头连接位置的焊缝进行环缝局部热处理时，所述预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的装置按照如下方式布置:
[0066]所述温度监测系统包括多个热电偶5，所述热电偶固定安装在U形管等换热管或支撑板34上，且均匀分布在所述内套筒32中，所述支撑板变形角度监测系统包括四个倾角测量器6，分别设置在所述距离管板最远的支撑板的3点钟方向、6点钟方向、9点钟方向和12点钟方向；所述空气循环密封装置7固定安装所述锥体部的大开口端，在空气循环密封装置上靠近外轮廓位置开设有均匀分布的12个进气口 71，在所述空气循环密封装置的中心位置开设有多个密集排布的小出气口 72，在所述小出气口 72周围设置有四个大排气口 73，在所述大排气口附近设置有能够封闭该大排气口的挡板74，所述四个大排气口分别开设在12点钟方向、5点钟方向、6点钟方向、和7点钟方向上；所述空气通风系统包括风机A81、风机B82和风机C83，在所述风机A上连接有12根软管，所述12根软管分别连通至空气循环密封装置的12个进气口 71上，所述风机A用于通过12根软管将外界空气输送至二次侧壳体31内，且风机A输送进来的外界空气经过所述二次侧壳体31和所述内套筒32之间的预定间隙33流动至管板附近，进而进入到内套筒内部，再沿着换热管轴线方向继续流动，最终从空气循环密封装置上的大出气口或小出气口流出；所述风机B和风机C设置在二次侧壳体31外部靠近管板的位置，在所述二次侧上靠近管板的位置处设置有四个手孔37，所述风机B与位于12点钟方向的手孔相通，所述风机B用于将外界的冷空气输送至套筒内部，沿着换热管轴线方向流动，最终从空气循环密封装置上的大出气口或小出气口流出；所述风机C与位于6点钟方向的手孔相通，且所述风机C上设置有空气加热装置，所述风机C用于将热空气输送至套筒内部，沿着换热管轴线方向流动，最终从空气循环密封装置上的大出气口或小出气口流出。
[0067]在一个优选的实施方式中，当对所述管板与下封头连接的焊缝位置进行环缝局部热处理时，所述预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的方法按包括如下步骤:
[0068]步骤1，热处理开始，对所述管板与下封头连接的焊缝位置进行环缝局部热处理，温度监测系实时监测内套筒中各个部件及位置的温度信息，支撑板变形角度监测系统实时监测最外层支撑板的倾角变化信息；
[0069]步骤2，当支撑板变形角度达到0.2°时，开始控制风机A、风机B和风机C运转，并封闭其他手孔，其中，风机A向二次侧壳体和所述内套筒之间的预定间隙内注入冷空气，风机B向套筒内部输入冷空气，从而冷却内套筒和二次侧壳体，风机C向套筒内部输入热空气，从而加热拉杆；
[0070]步骤3，通过控制风机A、风机B、风机C的开闭或注风量、控制风机C的注风温度、通过空气循环密封装置上四个大排气口的挡板控制出风量和出风位置，确保最外层支撑板变形角度小于预定数值，直至完成对所述管板与下封头连接的焊缝位置进行的环缝局部热处理作业。
[0071]在一个优选的实施方式中，在热处理升温和保温过程中，当管板36温度达到一定的温度梯度产生弓形变形时，开启风机C上的空气加热装置，通过热空气从而加热二次侧，主要是加热二次侧内的拉杆，拉杆加热到一定温度后，能够补偿由于热处理产生的变形，从而减小了支撑板的变形；在热处理降温过程中，管板温度逐渐下降后则会恢复原有形状，而二次侧内件温度较高，同时出现高度方向上较大温差，通过测量支撑板发现最外侧的支撑板上有较大的变形，因此在相应位置通入冷风降低管束组件温度，以控制支撑板变形。
[0072]在一个优选的实施方式中，所述环缝局部热处理过程主要包括从室温升温至600°C、在600°C保温、从600°C降温至300°C和从300°C降至室温的四个阶段。
[0073]在一个优选的实施方式中，从室温升温至600°C阶段需要20-22小时，在600°C保温阶段需要6-8小时，从600°C降温至300°C阶段需要10-14小时，从300°C降至室温阶段需要20-30小时。
[0074]在一个优选的实施方式中，热处理开始后，在从室温升温至600阶段中，焊缝温度逐渐升高，管板产生的弓形变形逐渐增加，此时管内热电偶测量的温度均在100°c以下，支撑板变形角度逐渐增加，与管板变形方向相同，该阶段通过适当的吹入热空气控制支撑板变形在0.2°以下。
[0075]在一个优选的实施方式中，在600°C保温阶段，热电偶测量的温度信息显示二次侧内部温度逐渐升高，高度方向出现温度差，并且温差逐渐增加，管板变形达到最大值，但由于二次侧内部温度持续升高，支撑板变形数据会继续增加，因此应根据温差情况增大风机C出口空气流量和温度以减少温差，最外层支撑板变形角度随所述温差降低而减少。
[0076]在一个优选的实施方式中，从600°C降温至300°C阶段，支撑板顶部由于热空气温度影响，在拉杆引起的补偿量和管板产生的变形平衡时产生反向变形，支撑板底部的变形会继续增加，但增幅缓慢，如果最外层支撑板底部即6点钟方向的温度较高，同时最外层支撑板变形角度持续减小，则降低风机C输入的空气温度，如果最外层支撑板顶部温度超过150°C，则开启风机B或者加大风机B的输气量，通过上述增加支撑板底部温度和/或降低支撑板顶部温度的方式来减少支撑板反向变形。
[0077]在一个优选的实施方式中，在从300°C降至室温阶段中，管板温度逐渐降低，管板引起的弓形变形逐渐减小，当测量得到的二次侧空气温度较高时，则加大风机A、风机B和风机C的流量，将加热器温度降至最低，排出二次侧剩余热量，以减少反向变形；如果此时测得支撑板上下温差没有减小，并且支撑板上部变形继续增加时，将风机B改为抽气，迅速排出该位置热量，从而能够有效地降低支撑板变形。
[0078]在一个优选的实施方式中，如果最外层支撑板上6点钟位置的倾角值达到峰值后开始下降，并且12点钟位置的倾角开始变为负值时，需要对管束组件进行降温处理，直至最外层支撑板上6点钟位置的倾角开始上升，并且12点钟位置的倾角开始变为正直；所述降温处理包括两种降温方式，其中，方式一为:关闭风机B和风机C，同时打开位于顶部即位于12点钟方向的手孔进行排气；方式二为:开启位于锥体端部的风机A，引入冷空气流经管束组件进行降温，同时移除风机B和风机C，打开靠近管板的四个手孔，使空气能够从所述四个手孔排出，同时关闭空气循环密封装置上位于5点钟方向、7点钟方向和12点钟方向的排气孔，打开位于6点钟方向的排气孔。如果在热处理温度达到保温温度前实施方式一，那么在保温阶段结束后立即进行方式二的操作；如果在热处理保温阶段结束后才实施方式一，那么观察支撑板角度变化，如果6点钟方向的转角仍在持续变小，则进行方式二的操作。
[0079]在一个优选的实施方式中，从600°C降温至300°C阶段开始8?10小时以后，支撑板的变形已经非常小，此时防止换热管产生凹痕装置的运行仅用来冷却管束组件。此时可以关闭空气循环密封装置上6点钟方向的大排气孔，降低风机A的进风量，并且关闭除了 3点钟方向、6点钟方向、9点钟方向和12点钟方向之外的所有风机A的进气管道。如果最外侧支撑板12点方向发生轻微反向的变形，应加大风机B的进气量，并且根据情况开启或关闭手孔以降低拉杆温度。此时，6点钟方向的支撑板变形程度开始降低，12点钟方向的支撑板变形程度较小。
[0080]在一个优选的实施方式中，在热处理的降温过程中，当管板温度整体降至200°C以下时，停止所有预防换热管产生凹痕的操作，空冷蒸汽发生器。
[0081]在一个优选的实施方式中，本发明中所述的预防换热管产生凹痕的方法的具体实施步骤并不是一成不变的，可以根据实际检测到的情况选择适当的控制方式，只要保证二次侧内最外层支撑板的局部变形在预定的数值范围内即可。
[0082]在一个优选的实施方式中，在上述步骤3中所述的确保最外层支撑板变形角度小于预定数值，其中，所述预定数值是通过有限元分析和模拟压痕试验装置10进行仿真得到的临界值，其中，有限元分析包括通过模型分析AP1000蒸汽发生器，I:1几何建模，下封头模型简化及管板当量简化；通过产生“凹痕”的理论有限元模拟分析，对蒸汽发生器局部热处理进行热分析和结构分析，使用瞬态热分析模块进行温度场模拟计算，在稳态结构分析模块进行热变形和结构分析，通过有限元分析得到可能使换热管产生凹痕的支撑板位置，从而进一步地，获得局部热处理升温、保温、降温阶段AP1000蒸汽发生器二次侧(即管束组件内部零件包括支撑板等零件及空气场)温度场分布；所述模拟压痕试验装置包括1:1设置的支撑板和换热管以及控制换热管变形角度的千斤顶101，如图5中所示，通过千斤顶101推动换热管相对于支撑板呈预定变形角度，从而获得不同管子支撑板变形角度下，换热管产生凹痕程度，通过涡流检测获得换热管凹痕信号，进而获得避免换热管产生凹痕的支撑板临界变形角度，即为避免换热管产生凹痕，支撑板变形应小于的预定角度数值。
[0083]在进一步优选的实施方式中，为避免换热管产生凹痕，所述支撑板变形应小于的预定角度数值2.06°，即支撑板变形控制住2.06°以内，换热管不会产生凹痕。
[0084]在一个优选的实施方式中，如图4中所示，当对上筒体I和锥体部2连接的焊缝位置进行最终环缝局部热处理时，按照图4所示，为了避免上筒体与锥体进行焊后热处理时热量传递到二次侧，在二次侧外部设置风机D84，所述风机D通过软管从二次侧上位于12点钟方向的人孔38内向外抽气，在上筒体外部设置风机E85，所述风机E通过软管从上筒体上位于12点钟方向的再循环检查孔11内向外抽气，开放二次侧上靠近管板的四个手孔，向筒体内引入空气；并且在所述手孔内设置可拆卸的过滤网，以控制外来杂物，保持二次侧的清洁度；同时，封堵内套筒上与风机D的位置相对应的开孔，并且用临时封盖9封堵二次侧外部和上筒体外部的其他所有未提及的开孔。
[0085]在一个优选的实施方式中，在整个最终环缝局部热处理过程中，风机D和E应始终运行。风机E通过排出上筒体组件内的空气来减轻通过管束和其它部件的气流；风机D用于排出二次侧壳体和内套筒之间的气流。
[0086]在一个优选的实施方式中，风机D和风机E可以使用风机A或风机B或风机C代替，本发明中所述的两种局部热处理工艺过程不会同时进行。
[0087]在本发明中，所述3点钟方向、6点钟方向、9点钟方向和12点钟方向等方向表述都是建立在同一个虚拟的观察角度上的，即假想以蒸汽发生器的轴线上一点为圆心，以一个垂直于轴线的平面做圆，环绕蒸汽发生器一周的空间按照时钟的方法被分为12份，每份为30度左右，如图2中所示，蒸汽发生器上设置有风机B或、风机D或者风机E的方向为12点钟方向，即为本发明中所述的上方，蒸汽发生器上设置有风机C的方向为6钟方向，即为本发明中所述的下方，所述上方和下方之间具有高度差，图中朝向纸面的一侧为3点钟方向，背离纸面的一侧为9点钟方向。
[0088]本发明通过计算测量得到蒸汽发生器支撑板在局部热处理时变形量对换热管凹痕产生影响的临界条件，指定了独特的预防换热管产生凹痕的装置及方法，填补了本领域的空白，通过对二次侧内部的温度调节，避免了换热管产生凹痕的缺陷。
[0089]以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种预防APlOOO蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的装置，其中，AP1000蒸汽发生器包括顺次连接的上筒体(1)、锥体部(2) 二次侧(3)和下封头(4)，所述二次侧(3)包括设置在外部的二次侧壳体(31)和设置在所述二次侧壳体内部并与所述二次侧壳体之间具有预定间隙(33)的内套筒(32)，在所述内套筒(32)内部设置有管束组件，所述管束组件包括管板(36)、支撑板(34)、换热管(35)和拉杆，所述管板设置在靠近下封头(4)的一侧；在二次侧(3)外部设置有多个手孔(37)和人孔(38);所述局部热处理包括对所述管板与下封头连接的焊缝位置进行环缝局部热处理和对上筒体与锥体部连接位置的焊缝进行最终环缝局部热处理； 其特征在于，该装置包括用于实时监测二次侧内部温度分布的温度监测系统、用于实时监测最外侧支撑板变形量的支撑板变形角度监测系统、用于密封锥体部(2)的空气循环密封装置(7)和用于向蒸汽发生器内部注入空气的空气通风系统，其中，所述空气通风系统用于调节向蒸汽发生器内部注入空气的流速和温度。
2.根据权利要求1所述的预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的装置，其特征在于，所述温度监测系统包括设置在AP1000蒸汽发生二次侧的热电偶(5)，所述热电偶有多个，多个热电偶分别实时监测二次侧内不同位置的温度，并实时传出监测到的温度信息。
3.根据权利要求1所述的预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的装置，其特征在于，所述支撑板变形角度监测系统包括设置在距离管板最远的支撑板(34)上的倾角测量器(6)，所述倾角测量器有四个以上，所述倾角测量器均布在所述距离管板最远的支撑板上，所述每个倾角测量器实时监测所述距离管板最远的支撑板上相应区域的变形角度，并实时传出测得的变形角度信息。
4.根据权利要求1所述的预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的装置，其特征在于，所述空气通风系统包括至少三个风机，且在其中一个风机上设置有空气加热装置。
5.根据权利要求1所述的预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的装置，其特征在于，所述空气循环密封装置(7)呈圆盘状，所述空气循环密封装置设置在所述锥体部的大开口端，在所述空气循环密封装置上开设多个通孔，通过开闭通孔控制管束组件内的冷热空气流动，从而实时调节二次侧内部的温度分布，其中，在所述空气循环密封装置设置有四个大排气口(73)，在所述大排气口附近设置有用于封闭该大排气口的挡板(74)。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的装置，其特征在于，当对所述管板与下封头连接位置的焊缝进行环缝局部热处理时，所述倾角测量器有四个，并且均布在所述最外侧支撑板上，所述多个风机包括将外界空气经过空气循环密封装置(7)输送至所述二次侧壳体(31)和所述内套筒(32)之间的预定间隙(33)的风机A(Sl)、分别与二次侧上靠近管板的两个手孔(37)相连通的风机B(82)和风机C(83)，其中，所述两个手孔分别设置在二次侧(3)上相对的两侧。
7.根据权利要求1所述的预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的装置，其特征在于，当对上筒体(I)与锥体部(2)连接的焊缝位置进行最终环缝局部热处理时，所述预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的装置包括与二次侧上人孔(38)相连通并且向外抽气的风机D (84)和与上筒体(I)上再循环检查孔(11)相连通并且向外抽气的风机E (85)，所述二次侧上靠近管板的手孔开启，并且在所述手孔内设置可拆卸的过滤网。
8.一种预防APlOOO蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的方法，其中，局部热处理为对管板与下封头连接的焊缝位置进行环缝局部热处理，其特征在于，该方法包括如下步骤: 步骤I，环缝局部热处理开始，温度监测系实时监测内套筒中各个部件及位置的温度信息，支撑板变形角度监测系统实时监测最外层支撑板的倾角变化信息； 步骤2，当支撑板变形角度达到0.2°时，开始控制风机A、风机B和风机C运转，进而调节蒸汽发生器内部温度； 步骤3，通过控制风机A、风机B、风机C的开闭或注风量、控制风机C的注风温度、通过空气循环密封装置上的挡板控制出风量和出风位置，确保最外层支撑板变形角度小于预定数值，直至完成对所述管板与下封头连接的焊缝位置进行的环缝局部热处理作业。
9.根据权利要求8所述的预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的方法，其特征在于，所述步骤3中支撑板变形角度小于预定的数值为2.06°，即在步骤3中确保最外层支撑板变形角度小于2.06°。
10.—种预防AP1000蒸汽发生器局部热处理时换热管产生凹痕的方法，其中，所述局部热处理为对上筒体(I)和锥体部(2)连接的焊缝位置进行环缝局部热处理，其特征在于，该方法包括如下步骤: 步骤I，在环缝局部热处理之前将两个风机连通至预定位置，开启二次侧上靠近管板的手孔，封闭蒸汽发生器上其他位置的开孔； 步骤2，环缝局部热处理开始后，开启风机D和风机E，持续向外抽气，直至完成对上筒体(I)和锥体部(2)连接的焊缝位进行的环缝局部热处理作业。
【文档编号】C21D11/00GK104480288SQ201410604801
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】杨松, 杨圆明, 韩君, 谢彦武, 马东华, 邹迪静, 王莉, 张玉丰 申请人:哈电集团（秦皇岛）重型装备有限公司