高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管结构的制作方法

本发明涉及核电设备领域，尤其设计一种高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管结构。

背景技术：

高温气冷堆是国际上公认的具有先进技术特征的新型核反应堆，高温气冷堆核电站具有固有安全性、发电效率高、用途广泛等特点，在国际上受到广泛的重视，也是具有第四代核能系统主要特征的新型核反应堆堆型。其中，高温气冷堆蒸汽发生器作为高温气冷堆的重要组成部分，其重要程度无须赘述，自然，在其设计制造过程中所面临的困难和必须要解决的问题也是及其繁杂的；具体来说，高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管结构就是其中一个及其关键的研究项目，目前我国对高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管结构已经有了较为深入的研究，并且获得了较为重大的研究成果，现有技术中也对该成果做了一定的记载；

如中国专利，申请号为201020655609.x，名称为“高温气冷堆蒸汽发生器连接管的连接结构”，申请号为201610390319.9，名称为“高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管单根穿管连接结构”，申请号为201610392844.4，名称为“高温气冷堆蒸汽发生器给水连接管单根穿管连接结构”等专利文献中披露了高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管结构，由上述文献中记载的信息可知，目前已经克服了连接结构只能用于整体穿管，不能实现单根穿管的技术问题，并且提出了单根穿管的具体方案；

不过随着研究的深入，上述方案仍然需要不断地完善和补充；由于该蒸汽出口连接管所处的工作环境极其恶劣，其外界温度能够到达750摄氏度以上，而管内温度则远远低于外界温度，在外界温度的作用下，多个捆绑成束的蒸汽出口连接管之间很容易形成温度差，进而导致换热不均等一系列的问题，直接影响到高温气冷堆蒸汽发生器的工作效率和使用寿命；

而且由于高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管有多个，相对之间空隙很小，每个蒸汽出口连接管的结构形式都很复杂，在蒸汽出口连接管外部设置保温包壳等隔温装置在实际操作过程中很困难，现有技术中并没有成熟的技术方案；同样由于内外温差过大，普通的包壳也难以达到隔温的效果，并且，为了确保包壳不会干扰到蒸汽出口连接管的正常工作需求，包壳与连接管之间不能有较大的作用力，甚至不该直接接触，即使设计出一种能够满足上述要求的包壳，包壳在内外温差的作用下，必然会产生热应力，进而影响包壳的强度和使用寿命，甚至导致包壳变形，包壳再因变形而与连接管相接触，从而包壳与连接管束之间产生作用力，干扰蒸汽出口连接管的正常工作；

所以现在面临的技术问题是如何在有限的空间内布置能够满足隔热、装配、焊接的包裹结构，并且如何使得该结构能够在如此复杂的工作环境中保持预期的工作状态并达到相应效果；

由于上述原因，本发明人对现有的高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管结构做了深入分析，结合上述技术问题和特殊的工作环境，以期待设计出能够解决上述技术问题，满足使用要求的新的技术方案。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管结构，其中，蒸汽出口连接管一端与蒸汽出口管板相连，另一端与螺旋换热管相连，所述蒸汽出口连接管有多个，并通过管夹捆绑成连接管束，在所述管束外部包覆有隔温包壳，所述隔温包壳包括内隔热板和外隔热板，在内隔热板和外隔热板之间的氦气层内设置有隔离垫片，内隔热板和外隔热板之间可以根据隔温包壳的长度选用完全限位径向周向限位和径向限位中的一种或多种限位方式，从而释放因外界高温而产生的热应力，所述隔热板也可以由截面为c型或i型的板材围绕而成，可根据连接管束所在位置的空间状况自由选择，从而灵活高效地完成隔温包壳的安装，从而完成本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供一种高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管结构，包括蒸汽发生器的蒸汽出口管板1、螺旋换热管3和蒸汽出口连接管2，其中，所述蒸汽出口连接管2一端与蒸汽出口管板1相连，另一端与螺旋换热管3相连；

所述蒸汽出口连接管2有多个，并通过管夹4捆绑成连接管束5；

在所述管束5外部包覆有隔温包壳6，

所述隔温包壳6安装在管夹4上，

所述隔温包壳6与连接管束5之间留有预定间隙。

其中，隔温包壳6的截面呈矩形。

其中，所述隔温包壳6包括内隔热板61和外隔热板62，

其中，内隔热板61与外隔热板62之间留有氦气层63。

其中，在所述内隔热板61和外隔热板62之间，即在所述氦气层63内设置有隔离垫片64。

其中，所述内隔热板61和外隔热板62之间的限位形式包括完全限位径向周向限位和径向限位中的一种或多种。

其中，内隔热板61和外隔热板62之间的轴向限位形式为完全限位时，

所述隔温包壳6还包括固定螺钉65，

在内隔热板61和外隔热板62上都开设有圆形通孔，

所述固定螺钉65依次穿过外隔热板62的圆形通孔、隔离垫片64和内隔热板61的圆形通孔，并将外隔热板62、隔离垫片64和内隔热板61固定在管夹4上。

其中，内隔热板61和外隔热板62之间的限位形式为径向周向限位时，

所述隔温包壳6还包括固定螺钉65，

在内隔热板61和外隔热板62上都开设有腰形通孔，所述腰形通孔的长度方向与该腰形通孔所在隔温包壳6的轴线方向一致；

所述固定螺钉65依次穿过外隔热板62的腰形通孔、隔离垫片64和内隔热板61的腰形通孔，并将外隔热板62、隔离垫片64和内隔热板61固定在管夹4上。

其中，内隔热板61和外隔热板62之间的限位形式为径向限位时，

内隔热板61和外隔热板62上都不开设圆形通孔/腰形通孔，内隔热板61和外隔热板62一起夹紧隔离垫片64，内隔热板61和外隔热板62可沿隔温包壳6的轴线方向相对滑动。

其中，所述隔热板由截面为c型的板材与截面为i型的板材对接和/或搭接而成；或者

所述隔热板由两个截面为c型的板材对接和/或搭接而成；或者

所述隔热板由四个截面为i型的板材对接和/或搭接而成。

其中，所述隔热板为内隔热板61和/或外隔热板62。

本发明所具有的有益效果包括：

(1)根据本发明提供的高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管结构，在连接管束外侧包覆有隔温包壳，能够降低蒸汽出口连接管之间的温度差；

(2)根据本发明提供的高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管结构，隔温包壳为双层结构，两层隔热板之间具有氦气层，能够有效地隔热；

(3)根据本发明提供的高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管结构，隔温包壳上设置有释放热应力的结构设计，可根据隔温包壳的长度(热应力的大小)进行选择设置，以达到最优的释放效果。

附图说明

图1示出根据本发明一种优选实施方式的高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管整体结构示意图；

图2示出根据本发明一种优选实施方式的高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管结构的截面图；

图3示出根据本发明一种优选实施方式的高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管结构中，截面为c型的板材与截面为i型板的材构成隔热板的结构示意图；

图4示出根据本发明一种优选实施方式的高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管结构中，两个截面为c型的板材构成隔热板的结构示意图；

图5示出根据本发明一种优选实施方式的高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管结构中，四个截面为i型的板材构成隔热板的结构示意图；

图6示出根据本发明一种优选实施方式的高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管结构中，连接管束结构示意图；

图7示出根据本发明一种优选实施方式的高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管结构中，隔温包壳结构示意图。

附图标号说明：

1-蒸汽出口管板

2-蒸汽出口连接管

3-螺旋换热管

4-管夹

5-连接管束

51-直管段

52-弯管段

6-隔温包壳

61-内隔热板

62-外隔热板

63-氦气层

64-隔离垫片

65-固定螺钉

71-直壳

72-第一弯壳

73-第二弯壳

具体实施方式

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。

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。

根据本发明提供的高温气冷堆蒸汽发生器蒸汽出口连接管结构，如图1和图2中所示，包括蒸汽发生器的蒸汽出口管板1、螺旋换热管3和蒸汽出口连接管2，其中，所述蒸汽出口连接管2一端与蒸汽出口管板1相连，另一端与螺旋换热管3相连；

所述蒸汽出口连接管2有多个，并通过管夹4捆绑成连接管束5；在每个高温气冷堆蒸汽发生器上都设置有多个连接管束，并且都布置在一定的区域范围内；

在所述管束5外部包覆有隔温包壳6，

所述隔温包壳6安装在管夹4上，所述管夹4环绕在连接管束外侧，呈环状，所述隔温包壳6的截面也成环状，隔温包壳6包覆、套设在管夹4的外侧，优选地，隔温包壳6的内壁紧贴管夹4的外壁；在一段连接管束上可以有多个管夹4，隔温包壳6位于每一个管夹4的外侧，其相对位置关系基本一致；

所述隔温包壳6与连接管束5之间留有预定间隙，该间隙大小与管夹的大小有关，进一步地，该间隙的厚度与管夹径向方向的厚度有关。

在一个优选的实施方式中，如图2中所示，所述隔温包壳6的截面形状与连接管束5的截面形状一致，优选地，隔温包壳6的截面呈矩形。所述隔温包壳6是由板材通过折弯、焊接等方式形成的相对封闭的空间，其包覆在连接管束5的外侧。

在一个优选的实施方式中，如图2中所示，所述隔温包壳6包括隔热板，所述隔热板具有两层结构，即所述隔热板包括内隔热板61和外隔热板62，内隔热板61设置在内侧，与管夹相接触，外隔热板62设置在内隔热板61设外侧，

其中，内隔热板61与外隔热板62之间留有氦气层63，该氦气层的整体形状与隔热板的形状基本一致，，由于限制了强制对流，能够大大提高隔温包壳整体的隔热性能。

在一个优选的实施方式中，在所述内隔热板61和外隔热板62之间，即在所述氦气层63内设置有隔离垫片64，所述隔热垫片优选地固定在内隔热板61上，进一步优选地，其上开设有供螺钉通过的孔洞，可以为圆形孔或者腰形孔。

在一个优选的实施方式中，由于隔温包壳6内外温差很大，隔温包壳6上必然有热应力，所述内隔热板61和外隔热板62之间设置有限位形式，或者称之为限位结构，所述限位方式包括完全限位径向周向限位和径向限位中的一种或多种；其中，完全限位是指内隔热板61和外隔热板62之间固接为一体，不能相对移动；径向周向限位是指内隔热板61和外隔热板62之间可以在有限的空间内沿轴向相对移动，能够释放一定的热应力，并不能沿着径向和周向移动；径向限位是指内隔热板61和外隔热板62之间可以自由地相对移动，能够释放热应力，只是不能沿着径向移动。通过设置上述径向周向限位和径向限位，使得热应力得以释放出来，提高隔温包壳6的使用寿命，防止隔温包壳6受热变形。

在一个优选的实施方式中，如图2中所示，内隔热板61和外隔热板62之间的限位方式为完全限位时，

所述隔温包壳6还包括固定螺钉65，

在内隔热板61和外隔热板62上都开设有圆形通孔，

所述固定螺钉65依次穿过外隔热板62的圆形通孔、隔离垫片64和内隔热板61的圆形通孔，并将外隔热板62、隔离垫片64和内隔热板61固定在管夹4上。

在一个优选的实施方式中，如图2中所示，内隔热板61和外隔热板62之间的限位方式为径向周向限位时，

所述隔温包壳6还包括固定螺钉65，

在内隔热板61和外隔热板62上都开设有腰形通孔，所述腰形通孔的长度方向与该腰形通孔所在隔温包壳6的轴线方向一致；

所述固定螺钉65依次穿过外隔热板62的腰形通孔、隔离垫片64和内隔热板61的腰形通孔，并将外隔热板62、隔离垫片64和内隔热板61固定在管夹4上。

本发明中所述的螺钉65只是螺栓结构的统称，其可以为螺栓、螺母等构件的任意组合，螺栓的具体设置形式也可以是多种的，如双头螺柱和单头螺柱等等，只要能够达到夹紧连接管束的效果即可。

在一个优选的实施方式中，内隔热板61和外隔热板62之间的限位方式为径向限位时，

内隔热板61和外隔热板62上都不开设圆形通孔/腰形通孔，内隔热板61和外隔热板62共同夹紧隔离垫片64，内隔热板61和外隔热板62可沿隔温包壳6的轴线方向相对滑动。所述管夹4有多个，多个管夹4一起支撑起内隔热板61。

在一个优选的实施方式中，根据连接管束的长度选择内隔热板61和外隔热板62之间的限位形式，在同一段隔热板上，可以选择设置多种限位形式；优选地，当连接管束较长时，选择完全限位和/或径向周向限位形式，当连接管束较短时，选择完全限位和/或径向限位形式，从而充分释放热应力。

在一个优选的实施方式中，如图6中所示，连接管束5形状较为复杂，包括多个直管段51和多个弯管段52，所述隔温包壳6包裹在连接管束5的外部，自然在直管段51和弯管段52外部都包覆有隔温包壳6；所述管夹4只设置在直管段51上，弯管段52上没有管夹4；

在一个优选的实施方式中，如图7中所示，所述包覆在直管段51外部的隔温包壳6呈直管状，称之为直壳71，所述圆形通孔、腰形通孔都开设在所述隔温包壳6上呈直管状的区域，即直壳上；弯管段52外部的隔温包壳6也呈弯管状，该弯管状隔温包壳6是由两部分拼接而成的，分别称为第一弯壳72和第二弯壳73；每一个弯管段52两端都连接有直管段51，该两个直管段51外部的隔温包壳6都称之为直壳；所述第一弯壳72和第二弯壳73都分别固定在两个直壳71上，一般是通过焊接的方式固定的；通过固定两个直壳71，从而间接固定了第一弯壳72和第二弯壳73，所述第一弯壳72和第二弯壳73都不与弯管段52接触。优选地，所述隔温包壳6由钢材制成，具有足够的刚度。

在一个优选的实施方式中，如图7中所示，所述第一弯壳72一端与直壳71相连，另一端嵌入到第二弯壳73内，即第二弯壳73开口端的内径尺寸略大于或等于第一弯壳72开口端的外径尺寸；进一步优选地，在所述第二弯壳73包括直径尺寸不同的广口段和窄口段，窄口段与直壳71相连，窄口段的尺寸与第一弯壳72的尺寸一致；第一弯壳的外径尺寸不大于广口段的内径尺寸，第一弯壳插入到广口段内，广口段的尺寸能够允许第一弯壳72嵌入到广口段内部，即广口段能够承插第一弯壳72；所述广口段的深度尺寸大于第一弯壳插入到广口段内的长度尺寸，即所述广口段具有足够的深入，当两个直壳71分别带着第一弯壳72和第二弯壳73装配固定在连接管束5外侧后，广口段仍然能够允许第二弯壳73进一步向广口段内伸入一定距离，从而能够通过第一弯壳72和第二弯壳73的相对移动释放热应力。

在一个优选的实施方式中，如图3、图4和图5中所示，所述隔热板由截面为c型的板材与截面为i型的板材对接和/或搭接而成；或者

所述隔热板由两个截面为c型的板材对接和/或搭接而成；或者

所述隔热板由四个截面为i型的板材对接和/或搭接而成。所述c型也可称之为匚型。

优选地，所述隔热板为内隔热板61和/或外隔热板62。当所述隔温包壳6为双层或者多层结构时，其每一层都是由所述隔热板构成的，隔热板的具体设置形式仍然选自上述三种形式中的某一种；

当所述隔温包壳6为双层或者多层结构时，首先通过管夹4将蒸汽出口连接管2捆绑成连接管束5，再安装内隔热板61，再安放隔离垫片64，最后安装外隔热板62，并可根据设计要求旋入固定螺钉65。

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。