一种从高温换热管材料过渡到压力容器壳体材料的结构制造技术

本发明专利技术公开了一种从高温换热管材料过渡到压力容器壳体材料的结构，包括换热管（１），采用了耐高温材料Ｉｎｃｏｌｏｙ?８００Ｈ；管板（２），采用Ｉｎｃｏｌｏｙ?８００Ｈ锻件；联箱筒体（５），采用Ｉｎｃｏｌｏｙ?８００Ｈ锻件；联箱连接件（６），采用Ｉｎｃｏｌｏｙ?８００Ｈ锻件；管嘴（４），采用ＳＡ－５０８－３的锻材，一端与所述联箱连接件（６）的延展较长的一端通过焊接连接；压力容器壳体（３），采用了ＳＡ－５０８－３的锻材或者ＳＢ－５３３－Ｂ板材，与所述管嘴（４）的另一端通过焊接连接。本发明专利技术提供一种从高温换热管材料过渡到压力容器壳体材料的结构，不仅可以在高温条件下运行，而且也减少了异种材料焊缝个数，并且可以免除焊后热处理操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热力工程
，特别是涉及一种高温换热器或蒸汽发生器从高温换热管材料过渡到压力容器壳体材料的结构。
技术介绍
为了提高反应堆系统的发电效率，气冷堆一回路冷却介质的出口温度不断提高，同时也对蒸汽发生器的换热管材料提出了更高的要求。目前，蒸汽发生器换热管的材料大都采用分段选材的思想，蒸汽发生器换热管的高温段(包括过热段和再热器)一般选用Incoloy 800或者Incoloy 800H。蒸汽发生器压力壳的材料一般选用与堆芯压力容器的材料相同的SA-508-3锻件或者SA-533-B板材。所以蒸汽发生器换热管的高温段与蒸汽发生器壳体之间存在着异种材料的过渡。目前已有的具体过渡方式有以下两种：1)巴基斯坦恰希玛核电站蒸汽发生器的过渡结构巴基斯坦恰希玛核电站为压水堆电站，为了减小换热管的应力腐蚀，蒸汽发生器的换热管选用了Incoloy 800材料。管板的材料为SA508-3，与蒸汽发生器压力壳的材料相同。在焊接时，首先在管板上堆焊一层9mm厚的镍基合金(Inconel 600)，然后再进行换热管与管板的胀焊。换热管与管板的最后一道密封焊是在Incoloy 800和Inconel 600之间焊接的。这种过渡方式主要的局限性是不能用于过高的温度，堆焊的Inconel 600与基体材料SA 508-3之间的热膨胀系数不同。例如当温度从室温升高到540℃时，由于两种材料热膨胀系数不同会产生187.2微应变，进而产生的热应力约为34MPa。2)德国模块堆蒸汽发生器的过渡结构在德国模块堆设计中，采用了过渡材料进行过渡。主蒸汽管板及一段联箱筒体的材料为X10NiCrAlTi322(Incoloy 800)，蒸汽发生器压力壳的材料为20MnMoNi55(相当于SA-508-3)。在管板与压力壳之间的热套袖中，增加了过渡材料10CrMo910。这种结构的优点是换热管与管板之间的焊接为同种材料的焊接，增加了该处焊接的可靠性。其缺点是，在增加过渡段后，增加了两道异种材料间的焊缝(环境温度相对较低)，且需要进行焊后热处理。针对以上两种材料的过渡结构的局限性，在进行球床模块式高温气冷堆示范电站(HTR-PM)蒸汽发生器设计时，考虑到蒸汽发生器内件与壳体之间的具体安装操作，换热管的管板与管箱之间的焊缝将是在内件装入壳体后再进行焊接，热处理操作将会有较大难度等情况，设计了一种新的从高温换热管材料过渡到压力容器壳体材料的结构，可以很好的克服上面所述的问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是：如何提供一种从高温换热管材料过渡到压力容器壳体材料的结构，使过渡结构不仅能够在高温下运行，而且减少了异种材料焊缝的个数并可-->免除过渡段的焊后热处理。(二)技术方法为实现上述目的，本专利技术采用如下结构。本专利技术提供了一种从高温换热管材料过渡到压力容器壳体材料的结构，所述结构包括：换热管，采用了耐高温材料Incoloy 800H；管板，采用Incoloy 800H锻件，其上具有通孔，所述换热管穿过所述通孔以与所述管板连接；联箱筒体，采用Incoloy 800H锻件，一端与所述管板通过焊接连接；联箱连接件，采用热套袖结构，选用Incoloy 800H锻件，其延展较短的一端通过焊接与所述联箱筒体连接；管嘴，采用SA-508-3的锻材，一端与所述联箱连接件的延展较长的一端通过焊接连接；压力容器壳体，采用了SA-508-3的锻材或者SB-533-B板材，与所述管嘴的另一端通过焊接连接。优选地，所述结构还包括保温材料件，位于所述联箱筒体与联箱连接件所形成的环形空间内。优选地，所述保温材料件还包裹在所述联箱连接件的外侧。优选地，所述联箱连接件在其封闭一侧具有较大的环形空间。优选地，所述联箱连接件为联箱法兰。优选地，所述联箱连接件采用焊接形式与蒸汽主管道进行连接。优选地，所述结构还包括在所述管板上加工出的凸台，所述凸台与所述换热管采用对接焊的方式进行连接。优选地，所述管板和换热管之间采用胀焊+密封焊或胀焊+强度焊的连接方式。本专利技术提供一种从高温换热管材料过渡到压力容器壳体材料的结构，不仅可以在高温条件下运行，而且也减少了异种材料焊缝个数，并且不需要相关的焊后热处理问题。附图说明图1为根据本专利技术的一个实施例的示意图，该从高温换热管材料过渡到压力容器壳体材料的结构采用法兰结构；图2为根据本专利技术的另一实施例的示意图，该从高温换热管材料过渡到压力容器壳体材料的结构采用焊接结构与主蒸汽管道连接。具体实施方式本专利技术提出的从高温换热管材料过渡到压力容器壳体材料的方法和结构，结合附图和实施例详细说明如下。本专利技术提供了一种从高温换热管材料过渡到压力容器壳体材料的结构，包括：换热管1，将一回路冷却介质与二回路载热介质隔开，并通过换热管管壁进行一回路与二回路之间的热量交换。需要选择高温持久性能好的Incoloy 800H管材；-->管板2，将不同的换热管汇集到主蒸汽联箱，通过主蒸汽管道导出核岛。管板2与换热管1之间的连接方式采用胀焊+密封焊(或强度焊)的方式。由于管板2的温度较高，为了保证换热管与管板之间胀接和焊接的质量，管板的材料选用Incoloy 800H锻件；蒸汽发生器壳体3，包容蒸汽发生器的内件，并作为一回路压力边界承受一回路冷却介质的压力载荷，同时辅助参与一回路氦气的流道组织。蒸汽发生器壳体3所处的环境温度低于350℃，一般选用SA-508-3锻件或者SA-533-B板材作为压力容器的材料；管嘴4，用于联箱与蒸汽发生器壳体3的过渡，材料为SA-508-3锻件；联箱筒体5，联箱筒体的采用选用Incoloy 800H锻件；联箱法兰6，与联箱筒体5一起形成热套袖结构，减小过渡材料的温度梯度，降低其热应力，同时确保管嘴4的运行温度低于350℃，并将联箱与主蒸汽管道连接在一起。联箱法兰的材料选用Incoloy800H锻件；保温材料7，分为两部分。其中一部分填塞在联箱筒体5与联箱法兰6形成的热套袖内部，以降低沿垂直与联箱筒体轴线方向的传热，降低管嘴处的温度。另一部的保温材料包裹在联箱法兰的外部，以减小联箱法兰端部的局部温度梯度，以便该设备能够比较容易的满足应力评价要求。本专利技术中，在进行设备安装安装时，首先在蒸汽发生器壳体3的外面将换热管束1和管板2进行胀接；再将管嘴4的一端与蒸汽发生器壳体3焊接，管嘴4的另一端与联箱法兰6的长端焊接，联箱法兰6的短端与联箱筒体5焊接；然后将蒸汽发生器内件吊装到蒸汽发生器壳体3内，将管板2与联箱筒体5焊接成一体。最后，在热套袖结构的内部以及联箱法兰的外侧敷设保温材料7。由于管板2和联箱筒体的材料均为Incoloy 800H材料，因此在焊接完成后可以免除焊后热处理。实施例一如图1所示，从高温换热管材料过渡到压力容器壳体材料的结构采用法兰结构。换热管1的材料为Incoloy 800H，通过胀管+焊接与管板2连接。管板2、联箱筒体5、联箱法兰6的材料均为Incoloy 800H锻件，通过焊接连为一体。联箱结构通过管嘴4与蒸汽发生器壳体3连为一体，其中蒸汽发生器壳体3和管嘴4的材料为SA-508-3，管嘴4与联箱法兰6之间的焊缝为异种材料焊缝。最后在热套袖结构内侧以及联箱法兰6外侧铺设保温材料7。还可以在管板2上加工出凸台本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从高温换热管材料过渡到压力容器壳体材料的结构，其特征在于，所述结构包括：　　换热管（１），用耐高温材料Ｉｎｃｏｌｏｙ　８００Ｈ制成；　　管板（２），为Ｉｎｃｏｌｏｙ　８００Ｈ锻件，其上具有通孔，所述换热管（１）穿过所述通孔以与所述管板（２）连接；　　联箱筒体（５），为Ｉｎｃｏｌｏｙ　８００Ｈ锻件，其一端与所述管板（２）通过焊接连接；　　联箱连接件（６），为热套袖结构，为Ｉｎｃｏｌｏｙ　８００Ｈ锻件，其延展较短的一端通过焊接与所述联箱筒体（５）连接；　　管嘴（４），为ＳＡ－５０８－３的锻材，一端与所述联箱连接件（６）的延展较长的一端通过焊接连接；　　压力容器壳体（３），为ＳＡ－５０８－３的锻材或者ＳＢ－５３３－Ｂ板材，与所述管嘴（４）的另一端通过焊接连接。

【技术特征摘要】
1.一种从高温换热管材料过渡到压力容器壳体材料的结构，其特征在于，所述结构包括：换热管(1)，用耐高温材料Incoloy 800H制成；管板(2)，为Incoloy 800H锻件，其上具有通孔，所述换热管(1)穿过所述通孔以与所述管板(2)连接；联箱筒体(5)，为Incoloy 800H锻件，其一端与所述管板(2)通过焊接连接；联箱连接件(6)，为热套袖结构，为Incoloy 800H锻件，其延展较短的一端通过焊接与所述联箱筒体(5)连接；管嘴(4)，为SA-508-3的锻材，一端与所述联箱连接件(6)的延展较长的一端通过焊接连接；压力容器壳体(3)，为SA-508-3的锻材或者SB-533-B板材，与所述管嘴(4)的另一端通过焊接连接。2.如权利要求1所述的结构，其特征在于，所述结构还包括保温材...

【专利技术属性】
技术研发人员：雒晓卫，王洪涛，张作义，何树延，史力，万力，吴宗鑫，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]