Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано в качестве герметичной проходки трубопровода через локализующую и защитную оболочки ядерных энергетических установок АЭС.The invention relates to power engineering and can be used as a tight penetration of a pipeline through the containment and containment of nuclear power plants of nuclear power plants.
Известны узлы герметизации проходок трубопроводов, защищенные авторскими свидетельствами СССР на изобретения №777295 (кл. МКИ3 F16L 5/02, опубликовано 07.11.1980, бюл. №41), №989224 (кл. МКИ3 F16L 13/02, В23К 31/06, опубликовано 15.01.1983, бюл. №2), содержащие обечайку, закрепленную в оболочке и жестко связанный с ней фланец, во внутреннее отверстие которого установлен трубопровод.Known sites for sealing pipe penetrations protected by copyright certificates of the USSR for inventions No. 777295 (class MKI 3 F16L 5/02, published November 7, 1980, bull. No. 41), No. 989224 (class MKI 3 F16L 13/02, V23K 31 / 06, published January 15, 1983, Bulletin No. 2) containing a shell secured in the shell and a flange rigidly connected to it, into which the pipeline is installed.
Наиболее близкими аналогами заявляемому изобретению являются узлы герметизации проходок трубопроводов, защищенные авторскими свидетельствами СССР на изобретения №1024645 (кл. МКИ3 F16L 5/02, опубликовано 23.06.1983, бюл. №23) и №1581949 (кл. МКИ5 F16L 5/00, опубликовано 30.07.1990, бюл. №28), содержащие обечайку, закрепленную в оболочке, внутри которой размещен трубопровод и переходный фланец, выполненный в виде цилиндрической обечайки, переходящей в конусный элемент (эллиптический параболоид), направление которого совпадает с направлением выхода трубопровода сквозь защитную оболочку (стену).The closest analogues of the claimed invention are the nodes of sealing the penetrations of pipelines, protected by copyright certificates of the USSR for inventions No. 1024645 (class MKI 3 F16L 5/02, published 06/23/1983, bull. No. 23) and No. 1581949 (class MKI 5 F16L 5 / 00, published 07/30/1990, bull. No. 28), containing a shell secured in a shell, inside which a pipeline and an adapter flange are placed, made in the form of a cylindrical shell turning into a conical element (elliptical paraboloid), the direction of which coincides with the direction of the pipeline exit ck take a protective shell (wall).
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности и работоспособности проходки трубопровода через защитную оболочку ядерной энергетической установки.The problem to which the invention is directed, is to increase the reliability and performance of the pipeline through the protective shell of a nuclear power plant.
Поставленная задача решается за счет конструктивного выполнения переходного фланца узла герметизации проходки трубопровода в виде цилиндрической обечайки, переходящей в усеченный конус, направленный внутрь обечайки переходного фланца навстречу выходу монтажного конца проходки трубопровода. Такая конструкция переходного фланца позволяет максимально сократить вылет монтажного конца трубопровода, что является одним из требований технических условий к компоновке герметичных проходок трубопроводов через стены и перекрытия ядерных энергетических установок. При этом монтажный шов приварки трубопровода проходки к внешнему трубопроводу максимально приближен к переходному фланцу, в случае разрыва монтажного шва конусная поверхность переходного фланца будет экранировать прямое воздействие струи теплоносителя. Кроме того, наиболее опасная, с точки зрения концентрации напряжений, зона сварного соединения трубы проходки с переходным фланцем расположена со стороны острого угла соединения. В данной конструкции эта зона находится снаружи проходки и становится доступной для контроля при эксплуатации на предмет обнаружения дефектов и усталостных трещин, что повышает надежность и работоспособность конструкции проходки трубопровода.The problem is solved due to the constructive implementation of the transitional flange of the sealing unit of the pipeline penetration in the form of a cylindrical shell turning into a truncated cone directed inside the shell of the transitional flange towards the outlet of the mounting end of the pipeline penetration. This design of the adapter flange allows to minimize the extension of the mounting end of the pipeline, which is one of the requirements of the technical conditions for the arrangement of tight pipe penetrations through the walls and the overlap of nuclear power plants. At the same time, the mounting seam of welding the penetration pipeline to the external pipeline is as close as possible to the adapter flange, in the event of a break in the installation seam, the conical surface of the adapter flange will shield the direct action of the heat carrier jet. In addition, the most dangerous, from the point of view of stress concentration, zone of the welded joint of the penetration pipe with the adapter flange is located on the side of the acute connection angle. In this design, this zone is located outside the penetration and becomes accessible for monitoring during operation for the detection of defects and fatigue cracks, which increases the reliability and performance of the pipeline penetration design.
На чертеже показан узел герметизации проходки трубопровода, разрез по оси.The drawing shows the site of sealing the penetration of the pipeline section along the axis.
Узел герметизации проходки трубопровода содержит закрепленную в защитной оболочке 1 обечайку 2, в которой коаксиально установлен трубопровод 3. Зазор между обечайкой 2 и трубопроводом 3 герметизирован переходным фланцем 4. Переходной фланец 4 выполнен в виде наружной цилиндрической обечайки 5, переходящей во внутренний усеченный конус 6, вершина которого направлена навстречу выходу монтажного конца 7 трубопровода 3. Переходный фланец 4 связан с обечайкой 2 и трубопроводом 3 сварными соединениями 8 и 9.The sealing unit of the tunnel penetration contains a shell 2 secured in the protective shell 1, in which the pipe 3 is coaxially mounted. The gap between the shell 2 and the pipe 3 is sealed with a transition flange 4. The transition flange 4 is made in the form of an outer cylindrical shell 5, which passes into an internal truncated cone 6, the top of which is directed towards the outlet of the mounting end 7 of the pipeline 3. The adapter flange 4 is connected to the shell 2 and the pipe 3 by welded joints 8 and 9.
Такое конструктивное выполнение узла герметизации проходки трубопровода позволяет повысить надежность работы проходки трубопровода через защитную оболочку 1 ядерной энергетической установки за счет сокращения вылета монтажного конца 7 трубопровода 3 проходки за пределы защитной оболочки 1. При этом монтажный шов 10 приварки "внешнего" трубопровода 11 к трубопроводу 3 проходки существенно приближен к переходному фланцу 4, который экранирует прямое воздействие струи теплоносителя при возможном разрыве монтажного шва 10 и уменьшает нагруженность в этой аварийной ситуации переходного фланца, внешней трубы и закладных деталей проходки.This constructive implementation of the sealing unit of the tunnel penetration allows to increase the reliability of the pipeline penetration through the protective sheath 1 of the nuclear power plant by reducing the departure of the mounting end 7 of the pipeline 3 penetration outside the protective sheath 1. In this case, the weld 10 of welding the "external" pipe 11 to the pipe 3 penetration is substantially close to the transitional flange 4, which shields the direct impact of the coolant jet with a possible break of the mounting seam 10 and reduces the load In this emergency situation, the adapter flange, outer pipe and embedded parts of the penetration.
Кроме того, наиболее опасная зона сварного шва 9 соединения трубопровода проходки 3 с переходным фланцем 4, в которой присутствует наибольшая геометрическая концентрация напряжений и находящаяся со стороны острого угла α, в данной конструкции становится более доступной для контроля в процессе эксплуатации на предмет обнаружения дефектов и усталостных трещин, что повышает надежность и работоспособность проходки. Концентрация напряжений в труднодоступной для контроля зоне (угол β) со стороны межоболочного пространства значительно ниже, поэтому вероятность зарождения усталостных трещин с этой стороны шва приварки переходного фланца к трубопроводу проходки существенно меньше.In addition, the most dangerous zone of the weld 9 of the connection of the penetration pipe 3 with the adapter flange 4, in which there is the greatest geometric stress concentration and located on the side of the acute angle α, in this design becomes more accessible for monitoring during operation for the detection of defects and fatigue cracks, which increases the reliability and performance of penetration. The stress concentration in the inaccessible for control zone (angle β) from the side of the intershell space is much lower, therefore, the likelihood of fatigue cracks from this side of the weld of the adapter flange to the penetration pipe is significantly less.