本發(fā)明屬于核電站設(shè)計與運行技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐沖刷腐蝕的耐磨填料襯里節(jié)流孔板組件。

背景技術(shù)：

沖刷腐蝕是核電廠二回路高溫高壓管道的主要失效機理之一，世界范圍內(nèi)核電廠二回路腐蝕降級造成的管道破口事件已有300余起，嚴重影響了核電廠安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行，甚至造成了多人死亡、重傷的慘劇；

沖刷腐蝕的主要影響因素為材料、介質(zhì)相態(tài)、流體力學(xué)等，在材料、介質(zhì)相態(tài)等特征確定的情況下，核電廠二回路管道的沖刷腐蝕主要與管道部件內(nèi)表面的局部流體力學(xué)特性有關(guān)，局部流速越快，越易發(fā)生沖刷腐蝕。

由于上下游壓差大，節(jié)流孔板下游管段內(nèi)壁的局部區(qū)域流速較高，是核電廠二回路管道沖刷腐蝕減薄的敏感位置(如圖1所示)，目前，國內(nèi)核電廠已有10余起由于節(jié)流孔板下游管段嚴重的沖刷腐蝕減薄導(dǎo)致的管道破口事件，造成核電機組非計劃停機降功率，嚴重影響了核電廠的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。

目前，針對節(jié)流孔板及其下游管段沖刷腐蝕問題主要是按照原始設(shè)計進行更換，存在的主要問題如下：

1、按照原設(shè)計更換孔板及下游管道后，后續(xù)運行中仍會發(fā)生沖刷腐蝕問題，需要定期跟蹤監(jiān)督，并存在管線漏檢和泄漏風(fēng)險，增加了管理成本和運行風(fēng)險。

2、按照原設(shè)計更換孔板及下游管道后，增加了一道管道對接焊縫或兩道承插焊接口，焊接接頭數(shù)量的增加使管線可靠性有所下降，也相應(yīng)增加了管理成本和運行風(fēng)險。

3、未明確孔板下游沖刷腐蝕的影響范圍，盲目更換節(jié)流孔板的下游管段可能未完全覆蓋沖刷腐蝕的影響區(qū)域。

針對核電廠二回路管道節(jié)流孔板及其下游管線的沖刷腐蝕問題，需要通過流體力學(xué)分析和實際工況驗證，明確沖刷腐蝕的影響范圍，設(shè)計開發(fā)結(jié)構(gòu)簡單、加工安裝便捷、運行可靠的耐沖刷腐蝕的節(jié)流孔板組件。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種耐沖刷腐蝕的節(jié)流孔板組件，通過對孔板組件的結(jié)構(gòu)和材料的優(yōu)化設(shè)計實現(xiàn)避免節(jié)流孔板及其下游管線沖刷腐蝕減薄的問題，并使孔板組件便于加工和安裝，保障核電廠承壓管線安全可靠運行。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

一種耐沖刷腐蝕的耐磨填料襯里節(jié)流孔板組件，包括孔板上游部件、硬質(zhì)填料內(nèi)襯和孔板下游部件；孔板上游部件的左端與上游管道固定連接，右端與孔板下游部件的左端固定連接；硬質(zhì)填料內(nèi)襯固定在孔板下游部件的內(nèi)部，位于孔板上游部件的右側(cè)；孔板下游部件的右端與下游管道固定連接。

如上所述的孔板上游部件整體為圓柱體形，左端面沿軸向自左向右依次開設(shè)有三個圓孔，三個圓孔的內(nèi)徑依次減?。豢装迳嫌尾考蟛繄A孔的內(nèi)徑與上游管道的外徑相匹配，中部圓孔的內(nèi)徑小于上游管道的內(nèi)徑；孔板上游部件用于接收上游管道流出的液體并對液體進行增壓。

如上所述的硬質(zhì)填料內(nèi)襯整體為中空的圓柱體形，與孔板上游部件同軸設(shè)置，左端與孔板上游部件緊密接觸；硬質(zhì)填料內(nèi)襯的內(nèi)徑與上游管道和下游管道的內(nèi)徑相等；硬質(zhì)填料內(nèi)襯用于承受通過液體的沖刷腐蝕，減少液體對下游管道的結(jié)構(gòu)損傷。

如上所述的孔板下游部件整體為圓柱體形，分別與孔板上游部件和硬質(zhì)填料內(nèi)襯同軸設(shè)置；孔板下游部件左端面沿軸向自左向右依次開設(shè)有兩個圓孔，兩個圓孔的內(nèi)徑依次減小；孔板下游部件左部圓孔的內(nèi)徑與孔板上游部件的外徑相匹配，右部圓孔的內(nèi)徑與硬質(zhì)填料內(nèi)襯的外徑相匹配；右部圓孔的右部設(shè)置有圓環(huán)形凸臺，凸臺的左端與硬質(zhì)填料內(nèi)襯緊密接觸，凸臺的右端與下游管道緊密接觸；孔板下游部件用于固定孔板上游部件、硬質(zhì)填料內(nèi)襯和下游管道。

如上所述的孔板上游部件的左端和上游管道的外表面通過承插焊連接，形成上游承插焊口；孔板上游部件的外表面和孔板下游部件的左端通過承插焊連接，形成孔板組件承插焊口；孔板下游部件的右端和下游管道的外表面通過承插焊連接，形成下游承插焊口；硬質(zhì)填料內(nèi)襯涂覆在孔板下游部件上。

如上所述的上游承插焊口至上游管道右端的軸向距離為上游管道內(nèi)徑的0.5倍；上游承插焊口至孔板組件承插焊口的軸向距離為上游管道內(nèi)徑的2倍；孔板組件承插焊口至孔板上游部件右端的軸向距離為上游管道內(nèi)徑的0.5倍；硬質(zhì)填料內(nèi)襯的軸向長度為上游管道內(nèi)徑的2.5倍；孔板下游部件圓環(huán)形凸臺的軸向長度為3mm；孔板下游部件圓環(huán)形凸臺的右端至下游承插焊口的軸向距離為上游管道內(nèi)徑的0.5倍。

如上所述的孔板上游部件和孔板下游部件均采用304l不銹鋼材料制成；硬質(zhì)填料內(nèi)襯采用高固態(tài)環(huán)氧涂層填料制成。

如上所述的孔板上游部件和孔板下游部件的外表面粗糙度為1.6μm，其他表面粗糙度3.2μm。

如上所述的硬質(zhì)填料內(nèi)襯的厚度大于等于2mm。

如上所述的上游承插焊口、孔板組件承插焊口和下游承插焊口的厚度均大于1.2倍的上游管道的壁厚。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明適用于dn50及以下規(guī)格管道上孔徑比在2.25至6之間的單孔節(jié)流孔板管段的耐沖刷腐蝕應(yīng)用。利用國家能源核電站壽命評價與管理技術(shù)研發(fā)中心核電站二回路材料評估實驗平臺開展了模擬核電廠二回路實際工況下得驗證試驗，經(jīng)試驗驗證，本發(fā)明的流體力學(xué)數(shù)值模擬結(jié)論可靠、孔板設(shè)計和硬質(zhì)填料選用得當(dāng)。

本發(fā)明開發(fā)的孔板組件經(jīng)秦山第三核電廠高壓缸疏水管線等6年3個大修周期的應(yīng)用，通過對孔板組件及其上下游管段內(nèi)表面宏微觀形貌檢查驗證，本專利技術(shù)開發(fā)的孔板組件分析準確、設(shè)計合理、安全可靠，能夠有效緩解沖刷腐蝕減薄。

附圖說明

圖1是易發(fā)生沖刷腐蝕的原始孔板管段結(jié)構(gòu)；

圖2是本發(fā)明的一種耐沖刷腐蝕的耐磨填料襯里節(jié)流孔板組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的一種耐沖刷腐蝕的耐磨填料襯里節(jié)流孔板組件的關(guān)鍵尺寸示意圖。

其中：1.孔板上游部件，2.硬質(zhì)填料內(nèi)襯，3.孔板下游部件，4.上游管道，5.下游管道，6.上游承插焊口，7.孔板組件承插焊口，8.下游承插焊口，9.原節(jié)流孔板，10.沖刷腐蝕敏感區(qū)域。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步描述。

如圖2所示，一種耐沖刷腐蝕的耐磨填料襯里節(jié)流孔板組件，包括孔板上游部件1、硬質(zhì)填料內(nèi)襯2和孔板下游部件3?？装迳嫌尾考?的左端與上游管道4固定連接，右端與孔板下游部件3的左端固定連接。硬質(zhì)填料內(nèi)襯2固定在孔板下游部件3的內(nèi)部，位于孔板上游部件1的右側(cè)?？装逑掠尾考?的右端與下游管道5固定連接。

孔板上游部件1整體為圓柱體形，左端面沿軸向自左向右依次開設(shè)有三個圓孔，三個圓孔的內(nèi)徑依次減小。孔板上游部件1左部圓孔的內(nèi)徑與上游管道4的外徑相匹配，中部圓孔的內(nèi)徑小于上游管道4的內(nèi)徑?？装迳嫌尾考?用于接收上游管道4流出的液體并對液體進行增壓。

硬質(zhì)填料內(nèi)襯2整體為中空的圓柱體形，與孔板上游部件1同軸設(shè)置，左端與孔板上游部件1緊密接觸。硬質(zhì)填料內(nèi)襯2的內(nèi)徑與上游管道4和下游管道5的內(nèi)徑相等。硬質(zhì)填料內(nèi)襯2用于承受通過液體的沖刷腐蝕，減少液體對下游管道5的結(jié)構(gòu)損傷。

孔板下游部件3整體為圓柱體形，分別與孔板上游部件1和硬質(zhì)填料內(nèi)襯2同軸設(shè)置?？装逑掠尾考?左端面沿軸向自左向右依次開設(shè)有兩個圓孔，兩個圓孔的內(nèi)徑依次減小?？装逑掠尾考?左部圓孔的內(nèi)徑與孔板上游部件1的外徑相匹配，右部圓孔的內(nèi)徑與硬質(zhì)填料內(nèi)襯2的外徑相匹配。右部圓孔的右部設(shè)置有圓環(huán)形凸臺，凸臺的左端與硬質(zhì)填料內(nèi)襯2緊密接觸，凸臺的右端與下游管道5緊密接觸。孔板下游部件3用于固定孔板上游部件1、硬質(zhì)填料內(nèi)襯2和下游管道5。

在本實施例中，孔板上游部件1的左端和上游管道4的外表面通過承插焊連接，形成上游承插焊口6；孔板上游部件1的外表面和孔板下游部件3的左端通過承插焊連接，形成孔板組件承插焊口7；孔板下游部件3的右端和下游管道5的外表面通過承插焊連接，形成下游承插焊口8；硬質(zhì)填料內(nèi)襯2涂覆在孔板下游部件3上。

如圖3所示，上游承插焊口6至上游管道4右端的軸向距離為上游管道4內(nèi)徑的0.5倍；上游承插焊口6至孔板組件承插焊口7的軸向距離為上游管道4內(nèi)徑的2倍；孔板組件承插焊口7至孔板上游部件1右端的軸向距離為上游管道4內(nèi)徑的0.5倍；硬質(zhì)填料內(nèi)襯2的軸向長度為上游管道4內(nèi)徑的2.5倍；孔板下游部件3圓環(huán)形凸臺的軸向長度為3mm；孔板下游部件3圓環(huán)形凸臺的右端至下游承插焊口8的軸向距離為上游管道4內(nèi)徑的0.5倍。

孔板上游部件1和孔板下游部件3均采用304l不銹鋼材料制成；硬質(zhì)填料內(nèi)襯2采用高固態(tài)環(huán)氧涂層填料制成。

孔板上游部件1和孔板下游部件3的外表面粗糙度為1.6μm，其他表面粗糙度3.2μm。

硬質(zhì)填料內(nèi)襯2的厚度大于等于2mm。上游承插焊口6、孔板組件承插焊口7和下游承插焊口8的厚度均大于1.2倍的上游管道4的壁厚。

本發(fā)明分析了dn50及以下規(guī)格節(jié)流孔板及其下游管道在不同入口流速、不同孔徑內(nèi)部條件下介質(zhì)的流體力學(xué)特征，找到了節(jié)流孔板下游沖刷腐蝕的影響規(guī)律，通過保守預(yù)估和取整，確定孔徑比在2.25至6之間的節(jié)流孔板下游沖刷腐蝕的敏感范圍為孔板下游沿軸線方向2.5倍管徑范圍。本發(fā)明對孔板的結(jié)構(gòu)和材料進行了優(yōu)化設(shè)計，在孔板下游的沿軸線方向2.5倍管徑范圍的管內(nèi)壁增加了硬質(zhì)填料襯里，孔板組件的基體材料選用304l不銹鋼，硬質(zhì)填料襯里選用高固態(tài)環(huán)氧涂層填料，使硬質(zhì)填料襯里的軸向長度覆蓋沖刷腐蝕的敏感范圍，并使孔板結(jié)構(gòu)簡單，便于加工和現(xiàn)場安裝。

上面結(jié)合實施例對本發(fā)明的實施方法作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容均可以采用現(xiàn)有技術(shù)。