[实用新型]一种缓解应力腐蚀开裂的重水堆主管道支管接头连接结构

说明书

本实用新型属于核电设计与运行技术领域，具体涉及一种缓解应力腐蚀开裂的重水堆主管道支管接头连接结构。目的在于提供一种重水堆主管道支管接头连接结构，缓解应力腐蚀开裂，简化现场检修过程，保证焊接质量，使主管道支管接头在寿期内完整可靠。本实用新型包括主管道、管座、适配器和仪表管，还包括过渡管段；管座的上端连接在主管道连接支管的开口处的下端，管座和主管道之间通过氩弧焊焊接；过渡管段的上端连接在管座的下端，过渡管段和管座之间通过氩弧焊焊接；适配器的上端连接在过渡管段的下端，适配器和过渡管段之间通过氩弧焊焊接；仪表管的上端连接在适配器的下端，仪表管和适配器之间通过全位置自动焊接。

技术领域

本实用新型属于核电设计与运行技术领域，具体涉及一种缓解应力腐蚀开裂的重水堆主管道支管接头连接结构。

背景技术

重水堆的主管道为重水堆一回路高温高压冷却剂的压力边界，是主要的核安全屏障，其完整性直接影响重水堆核安全。主管道支管接头如果发生双端断裂将导致重水堆一回路失去冷却剂，将引入堆芯熔化风险，严重影响机组安全稳定运行。主管道支管接头位置见附图1。

2007年12月和2016年10月，秦山第三核电厂1号机组就因为主管道支管接头开裂造成一回路重水泄漏并分别导致2次非计划停堆小修，仅损失的发电量相对应的经济损失即已超过8000万元人民币。

重水堆主管道支管接头原始设计的连接结构见附图2所示。图中各部件分别为1——主管道、2——管座、3——适配器、4——仪表管。

针对重水堆主管道支管接头泄漏问题，中核核电运行管理有限公司成立十大技术问题专项组，主要完成了如下分析、评估和开发工作。

完成了2007年12月和2016年10月2次发生开裂泄漏的主管道支管接头缺陷部件的失效原因分析，明确管接头开裂原因为碳钢管座和不锈钢适配器之间的异种金属焊接接头靠不锈钢异一侧的应力腐蚀开裂，裂纹在管道内壁多处起源，多条裂纹平行开裂贯穿。

基于失效分析结论，并结合应力腐蚀开裂的特点，明确不能通过直接对原发生开裂泄漏的焊接接头进行焊接修补的方式完成缺陷处理，而必须对适配器进行更换或通过在支管接头外表面进行堆焊、增加焊接套管的形式进行修补。

根据应力腐蚀开裂失效机理，明确导致支管接头发生开裂的主要影响因素为焊接接头处的应力、母材和焊材、焊接质量等。

从缓解导致主管道支管接头应力腐蚀开裂的主要因素出发，经过焊接工艺试验、焊接接头常规力学性能测试、氩气氛围力学性能测试、模拟一回路水条件下的应力腐蚀敏感性试验等，结合现场检修工艺条件，设计了一种缓解应力腐蚀开裂的重水堆主管道支管接头连接结构，优化了异种金属焊接接头处的应力分布，优选了应力腐蚀敏感性相对较低的焊材，增加了碳钢过渡管段，实现车间预制异种金属焊接，保证了焊接质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种重水堆主管道支管接头连接结构，缓解应力腐蚀开裂，简化现场检修过程，保证焊接质量，使主管道支管接头在寿期内完整可靠。

本实用新型是这样实现的：

一种缓解应力腐蚀开裂的重水堆主管道支管接头连接结构，包括主管道、管座、适配器和仪表管，还包括过渡管段；管座的上端连接在主管道连接支管的开口处的下端，管座和主管道之间通过氩弧焊焊接；过渡管段的上端连接在管座的下端，过渡管段和管座之间通过氩弧焊焊接；适配器的上端连接在过渡管段的下端，适配器和过渡管段之间通过氩弧焊焊接；仪表管的上端连接在适配器的下端，仪表管和适配器之间通过全位置自动焊接。

如上所述的主管道管径为20英寸；管座的的管径为20英寸转3/4英寸；适配器的管径为3/4英寸转3/8英寸；仪表管的管径为3/8英寸；过渡管段的管径为3/4英寸，长度为60mm，壁厚为3.91mm；过渡管段和管座之间、适配器和过渡管段之间的焊接段各开35度坡口，钝边为1mm。