一种蒸汽发生器传热管缩管方法及设备与流程

本发明属于核电维修技术领域，具体涉及一种蒸汽发生器传热管缩管方法和设备。

背景技术：

核动力装置蒸汽发生器传热管是蒸汽发生器内的关键部件，在运行数个周期后，可能因腐蚀、微震或异物撞击产生降质现象。有必要取出一段降质管，对其进行涡流检查、老化或其它评估，以验证原传热管的设计是否能够满足使用要求。同时，这对新型传热管的设计研究起到一定的指导意义，也是推动传热管材质更新和性能进步的一个重要手段。

由于蒸汽发生器内部结构紧凑、复杂，传热管数量众多，在不不伤及管板和其他传热管的情况下，取出传热管非常困难。蒸汽发生器的传热管是一种u型传热管，其2端在一次侧管板端口部分别焊接，并有一段约200多毫米的胀管区域，该胀管区域使得传热管和管板紧密胀接在一起，用以改善连接处的抗疲劳性能，并防止间隙腐蚀。如需取出传热管，即必须应对胀管区域的极大摩擦力，这也成为了蒸汽发生器传热管取管的重大障碍。对传热管进行直接拉拔来取出降质管的方法，存在拉断传热管的风险。如何在不破坏(切开)蒸汽发生器外壳和整体结构的前提下，实现在役(或退役)蒸汽发生器的传热管取管，在国内还未有成功的先例，国内外也没有记载取管方法的公开文献。因此，需要提出一种方法和相应设备，以取出需要研究的蒸汽发生器传热管。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有蒸汽发生器传热管取出方法存在传热管断裂风险的问题，提供了一种蒸汽发生器传热管缩管方法和设备，在不破坏(切开)蒸汽发生器外壳和整体结构的前提下，实现在役(或退役)蒸汽发生器的传热管取管。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种蒸汽发生器传热管缩管方法，依次包括如下步骤：

s1.将金属加热设备伸入预定传热管内；

s2.开启并向下拉出金属加热设备，使其在传热管内壁形成螺旋线或直线加热轨迹，直至传热管管口停止；

s3.关闭并取出金属加热设备，然后等待传热管自然冷却，冷却过程中传热管产生径向和轴向收缩力，使其直径变小并与管板管控剥离。

进一步地，所述金属加热设备伸入传热管的高度不超过传热管胀管区过渡段以下5mm。

进一步地，所述金属加热设备包括陶瓷套管、铜管、钨针和压紧螺钉，陶瓷套管套在铜管外，铜管头部在径向开有通孔，钨针安装到铜管的通孔上并用压紧螺钉将其压紧；陶瓷套管头部与钨针相对处开通孔，钨针从该孔处露出。

进一步地，所述金属加热设备的电流为50-200a，使得加热温度控制在160-330℃。

本发明还提供了一种蒸汽发生器传热管缩管设备，包括氩弧焊枪头、氩弧焊机及其附件，所述氩弧焊枪头包括陶瓷套管、铜管、钨针和压紧螺钉，陶瓷套管套在铜管外，铜管头部在径向开有通孔，用于安装钨针以及给钨针部位提供气体，钨针安装到铜管的通孔上并用压紧螺钉将其压紧；陶瓷套管头部与钨针相对处开通孔，钨针从该孔处露出；所述氩弧焊机及其附件为氩弧焊枪头供气供电。

上述一种蒸汽发生器传热管缩管设备，还包括一个适配平台，包括底板、主动带轮、同步带、传动带轮、电机、支架和丝杆；电机与主动带轮相配合，安装固定在平台底板上，电机安装在平台底板底面，主动带轮位于底板上方；主动带轮通过同步带带动两个传动带轮转动；传动带轮与丝杆相配合，丝杆安装在在平台底板底面，传动带轮位于底板上方；两根丝杆具有旋向相反的外螺旋线，支架的两端安装在丝杆上，从而使得丝杆能够通过螺纹带动支架上下运动。

进一步地，所述底板上安装有两个气动单趾，气动单趾抓紧传热管内壁，从而将底板安装固定于蒸汽发生器管板。

进一步地，所述底板上设置有顶尖，用于控制适配平台到管板的距离。

进一步地，所述顶尖有两个。

进一步地，上述蒸汽发生器传热管缩管设备还设置有一个尾架，两根丝杆的底部安装在尾架上。

进一步地，所述氩弧焊机及其附件安装在支架上，在支架的带动下上下移动。

进一步地，所述氩弧焊机及其附件包括：氩弧焊机、氩气瓶以及相应的电缆和气管，氩气瓶通过气管将氩气供给氩弧焊枪头部的焊接区域，氩弧焊机通过电缆给氩弧焊枪头部供电。

本发明的有益效果在于：

本发明在不伤及管板和其他传热管的情况下，利用特殊的缩管方法和特制的传热管缩管设备来减小胀接段传热管直径以及胀接应力，降低传热管胀管区的摩擦力，方便传热管从管板管孔内取出。采用本发明专利技术对传热管内壁进行加热缩管，可达到如下效果：

1)本发明利用氩弧焊熔融金属的原理去除传热管胀紧力，可完成传热管径向的缩小，以实现传热管和管板管孔的剥离，方便传热管的取出；

2)本发明不会对管板管孔和其他传热管造成影响，不会对传热管上加热轨迹2～3mm以外区域的涡流信号造成影响，即不会对传热管的研究段造成影响；

3)利用传热管缩管设备对传热管内壁加热后再对传热管进行拉拔，拔出的传热管外表面损伤显著减少。

附图说明

图1为本发明的氩弧焊枪头结构示意图；

图2为适配平台结构主视图；

图3为图2的左视图；

图4为图2的俯视图；

图中：1.传热管，2.陶瓷套管，3.铜管，4.钨针，5.压紧螺钉，6.底板，7.第二带轮，8.主动带轮，9.电机，10.焊枪，11.单趾，12.顶尖，13.支架，14.丝杆，15.尾架，16.同步带。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本实施例提供了一种蒸汽发生器传热管缩管方法，利用氩弧焊加热熔融金属的原理对传热管内表面加热(非焊接，不使用焊丝)，该方法依次包括如下步骤：

s1.将特制的缩管设备伸入预定传热管1内，在传热管1胀管区过渡段以下5mm处停止，此位置高度可根据缩管加热参数的不同做相应调整，以保证热影响区不超过预留未加热区。以免造成研究段传热管1遭到破坏。

s2.开启并向下拉出缩管设备，使其在传热管1内壁形成螺旋线或直线加热轨迹，直至传热管1管口停止；缩管设备电流为50-200a，使得加热温度控制在160-330℃。本实施例加热后熔融传热管内表面0.3mm左右深度，可使传热管1在径向上缩小0.1～0.2mm，此时传热管1基本和管板管孔剥离，摩擦力大幅降低；加热轨迹可以是螺旋线，也可以是两条、四条等间隔或不等间隔的直线，或者其它轨迹。经过实际试验验证，螺旋线较其他轨迹效果更好。

s3.关闭并取出缩管装置，然后等待传热管1自然冷却，冷却过程中传热管1产生径向和轴向收缩力，消除了部分胀管应力，使其直径变小并与管板管控剥离，从而使取管时的拉拔力显著减小至初始值的10％以下。

本实施例还提供上述蒸汽发生器传热管缩管方法所需的缩管设备，主要包括特制氩弧焊枪头、氩弧焊机及其附件及适配平台三部分。特制氩弧焊枪头和氩弧焊机组成焊枪10，适配平台用于将整个装置进行固定从而为焊枪10提供支撑和定位，并带动焊枪在沿上下方向进行直线运动或旋转运动。具体使用时，采用适配平台的将特制氩弧焊枪头携带至传热管1内，氩弧焊枪头在传热管1内壁进行局部加热，通过适配平台直线运动和旋转运动使氩弧焊枪头在传热管1内壁形成直线型或螺旋线型的加热轨迹，最终实现对传热管1内孔的加热熔融，冷却后以达到缩管的效果。

1.特殊结构的氩弧焊枪头

特殊结构的氩弧焊枪头的结构如图1所示，主要包括陶瓷套管2、铜管3、钨针4和压紧螺钉5，陶瓷套管2套在铜管3外，铜管3头部在径向开有通孔，用于安装钨针4以及给钨针4部位提供氩气，钨针4安装到铜管3的通孔上并用压紧螺钉5将其压紧；陶瓷套管4头部与钨针4相对处开通孔，钨针4从该孔处露出。

2.氩弧焊机及其附件

氩弧焊机及其附件采用现有技术，主要包括：氩弧焊机、氩气瓶以及相应的电缆和气管。氩气瓶通过气管将氩气供给氩弧焊枪头部的焊接区域，氩弧焊机通过电缆给氩弧焊枪头部供电。

利用本实施例的传热管缩管设备对传热管1进行加热缩管时，铜管3通过螺纹和氩弧焊机的氩气管相连，陶瓷套管2套在铜管3外侧在铜管3和传热管1之间形成绝缘层和绝温层，保护铜管3并将氩气汇聚至起弧区域。将氩弧焊枪头携带进入传热管1内后，启动氩弧焊机，钨针4与传热管1内部产生电弧，氩气经铜管3上的小孔汇聚到起弧区域，驱动氩弧焊枪头进行进给或旋转运动，从而在传热管1内壁形成直线型或螺旋线型的加热轨迹。

3.适配平台

适配平台的结构如图2、图3和图4所示，主要包括平台底板6、主动带轮8、同步带16、传动带轮7、电机9、单趾11、支架13、丝杆14及尾架15等组成。适配平台的主要作用是将整个装置安装固定在蒸汽发生器管板管孔上，为焊枪10提供支撑和定位，并带动焊枪在沿上下方向进行直线运动，最终实现对传热管内孔的加热熔融，冷却后以达到缩管的效果。

底板6的形状如图2和图4所示，底板6上安装有两个气动单趾11(现有装置)，气动单趾11通气膨胀可抓紧传热管1内壁，从而将整个适配平台安装固定于蒸汽发生器管板。

如图2和图4所示，底板6上设置有两个顶尖12，用于控制适配平台到管板的距离，使底板6与管板底面保持平行，保证焊枪10头部轴线垂直于管板底面，从而保证焊枪10头部能沿传热管1管孔轴线运动。

电机9与主动带轮8相配合，安装固定在平台底板6上，电机9安装在平台底板6底面，主动带轮8位于底板6上方，如图2所示；主动带轮8通过同步带16带动两个传动带轮7转动，如图4所示；传动带轮7与丝杆9相配合，丝杠9通过轴承及安装座安装在在平台底板6底面，传动带轮7位于底板6上方，如图2所示；两根丝杆14具有旋向相反的外螺旋线，支架13的两端通过螺母安装在丝杆9上，从而使得丝杠9能够通过螺纹带动螺母和支架13上下运动，如图2和图3所示；焊枪10使用时安装在支架13上，在支架13的带动下上下移动。在使用时，电机9的输出轴通过主动带轮8和同步带16的配合以及与两个传动带轮7的配合，将旋转运动传递给两根丝杆9，从而通过螺母带动同安装有焊机10的支架13上下运动，配合焊枪10枪头的自转，最终实现焊枪10枪头按螺旋线轨迹运动。

如图3所示，适配平台还设置有一个尾架15，两跟丝杆9的底部安装在尾架15上，用于保持两根丝杆9和整个适配平台的稳定性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。