核电站高压氮气球罐的设计及制造.pdf

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1、设备管理核电站高压氮气球罐的设计及制造杨镇（宜昌江峡船用机械有限责任公司,湖北宜昌443000）摘要：本文主要介绍核电站用高压氮气球罐的设计与制3.4.支座的选择：造，从分析设计要求、参数选取出发，重点对其设计及制造过程高压氮气球罐为球形容器，由两个半球形封头对焊而成，中各关键环节进行论述。采用裙式支座。裙式支座是用钢板卷制的圆筒形裙架，把球壳关键词：核电站；高压氮气球罐；设计及制造托住。裙架与球壳相交而造成的球壳下部球心夹角一般为当今世界，科技日新月异，能源紧缺和环境污染日益严60°，球壳由连续的圆环形垫板支撑在裙座上，这种裙式支座重重。核电作为一种清洁能源，应用前景

2、越来越受关注。高压氮心较低，支座较稳定，支座与球体接触面较大，能承受较大的载气球罐作为核电站的重要组成部分，主要用于储存和分配核电荷，且消耗的金属材料较少。站运行时所需的高压氮气，工作压力可达14.7MPa。故必须其4.焊接设计从设计、制造、检验等方面综合分析，达到技术先进、经济合理焊接设计是高压氮气球罐设计的重要组成部分，应遵循以的目的。下原则：现以台山核电站高压氮气储罐为例，设计及制造可做如下（1）选用焊接性能良好的钢材；（2）尽量减少焊接工作量；方案。（3）合理布置焊缝；（4）焊接施工及焊接检验方便，减少工作量；1.设计要求（5）有利于生产组织与管理。1.1同类设

3、备及零部件尽可能统一，以简化维修和零件更根据以上原则，A类焊接接头采用双面U形坡口，焊缝表换工作。面打磨至与母材平齐。该结构满足了接头的使用要求，且焊接1.2设备寿命为60年，在整个寿期内，设备应保持其特性和应力小，操作容易实现。功能。5.无损检测要求1.3设备应便于检查、拆卸和维修。高压氮气球罐A类焊接接头、人孔接管与壳体相焊的焊接接2.设计参数头和接管与接管、接管与法兰的B类焊接接头，按JB/T4730.2进2.1设计温度行100%RT检测，检测技术等级不低于AB级，Ⅱ级合格；按JB/《钢制化工容器设计基础规定》规定，安装在室外无保温的T4730.3进行100%UT

4、检测，检测技术等级不低于B级，Ⅰ级合容器，且最低设计温度受地区环境温度控制时，盛装压缩气体格；其他安放式接管与壳体相焊的焊接接头应作100%UT检测，的储罐，最低设计温度取月平均最低气温的最低值减3℃。因检测技术等级不低于B级，Ⅰ级合格；以上焊缝和C、E类焊接接使用地为广东，故最低设计温度取-10℃。头按JB/T4730.4进行100%MT检验，Ⅰ级合格；通过以上检测项2.2设计压力目，保证产品既满足安全使用要求，又有经济合理的制造成本。因设备装有安全阀，根据GB150规定，装有安全阀的压力6.热处理要求容器的设计压力应大于等于安全阀的开启压力，故设计压力取考虑到高压氮

5、气球罐工作压力较高，壁厚较厚，为防止在16MPa。施焊过程中产生延迟裂纹，焊接后应立即进行后热消氢处理；2.3腐蚀余量同时根据GB150要求，该容器应进行整体焊后消除应力热处氮气腐蚀速率按0.05mm/年考虑，设计寿命为60年，腐蚀余理，从而改变焊接接头的组织和性能，降低残余应力。量取3mm。7.安全附件选用3.结构选择与论证为防止在实际运行时因超压引起事故，高压氮气球罐应设因高压氮气球罐工作压力高，宜采用两个半球形封头对焊置安全阀。当设备内压力超过最大承载能力时，安全阀立即动而成。根据GB150，焊接接头φ=1.0，材料选用Q345R，考虑到腐作并自动泄放，使设备实际

6、承受的压力被限制在安全许可范围蚀余量、钢板厚度负偏差及制造减薄，该半球形封头的最小厚内，从而防止高压氮气球罐过度超压，使其免于发生破坏事故。度应大于等于62mm。根据设计条件，按GB150进行计算，安全阀最小排气截面高压氮气球罐的进、排气口应布置在侧面，顶部设置人孔2积A=1.12mm，所需安全阀最小流道直径d1=1.19mm，实际选用于检修。人孔采用自紧式密封结构，底部设计排污口。压力用27CA13H-520-S4DN15安全阀，其最小流道直径为7.5mm，表接管连接在出气口管道上，安全阀安装在靠近顶部的位置。满足使用要求。3.1封头的选择核电作为一种清洁能源，近年来

7、在能源市场所占比重越来从受力与制造方面分析来看，半球形封头虽理想，但深度越大，核电装置对压力容器的需求也越来越大，通过优化高压大，冲压较为困难；椭圆封头易于冲压成型，但受力结构较差。氮气球罐设计及制造，使其安全、经济、可靠，同时具有更广阔综上分析考虑，采用半球形封头较为合理。的市场前景。3.2人孔的选择：参考文献：考虑设备制造及内件安装，宜采用内压自紧密封结构的人[1]GB150.1-4-2011《压力容器》第一版中国标准出版孔。半球形封头与人孔接管焊在一起，牵制环和人孔盖用高强社2012年2月.度螺栓与人孔接管连接，人孔盖和人孔接管间装