Глава девятнадцатая
ТРУБОПРОВОДЫ, АРМАТУРА НА АЭС.
ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ АЭС
С помощью трубопроводов все оборудование на АЭС объединяется в тепловую схему, определяющую технологический процесс.
Трубопроводы по назначению подразделяются на трубопроводы главного циркуляционного контура реактора, вспомогательных реакторных контуров, питательные, конденсатные, свежего и отборного пара, дренажные, пробоотборные и другие. Различают также трубопроводы по протекающей в них среде (вода, пар, пароводяная смесь, воздух, газ) и по параметрам (высокого, среднего и низкого давления).
Основным материалом трубопроводов для реакторных контуров является аустенитная нержавеющая сталь 0Х18Н10Т. Из этой стали выполняются главные циркуляционные трубопроводы до диаметра 550 мм (для ВВЭР-440), а также все трубопроводы до диаметра 300 мм для КМПЦ РБМК-1000. Трубопроводы диаметром свыше 550 мм (для ВВЭР-1000 диаметр трубопровода циркуляционного контура 850 мм и коллекторы КМПЦ диаметром 900 мм) выполняются из перлитных сталей с внутренней наплавкой из стали 0Х18Н10Т толщиной 5 мм. Общая скорость коррозии перлитных и углеродистых сталей в десять раз выше по сравнению с аустенитными нержавеющими сталями. Поэтому основное назначение наплавки — исключить контакт перлитной стали с водной средой и уменьшить коррозионные и эрозионные процессы. Могут применяться трубопроводы из углеродистых сталей (до температуры среды 450 °С), перлитные стали типа 12Х1МФ или 15Х1М1Ф (до температуры рабочей среды 570 °С).
Для реакторных контуров выбор материалов определяется не предельной температурой, при которой они могут быть использованы, а стойкостью их против коррозионных повреждений.
Все трубопроводы с радиоактивной средой соединяются между собой и с оборудованием только на сварке, в нерадиоактивных контурах возможно соединение на фланцах. С целью предотвращения эрозии скорость среды в трубопроводах должна быть определенной и зависит она от транспортируемой среды: для свежего пара 45—50 м/с, конденсата и питательной воды 2—3 м/с для углеродистых и 5—10 м/с для нержавеющих, отборного пара — 50—70 м/с, воздуха и газа 10—20 м/с.
При выборе трубопроводов пользуются понятием рабочего давления— это давление, при котором допускается работа трубопровода и его деталей при температуре рабочей среды. В смонтированном виде трубопроводы и его элементы испытываются гидравлическим давлением, равным 1,25 рабочего давления.
Все трубопроводы с температурой среды свыше 50 °С внутри помещений и свыше 60°С вне помещений должны иметь тепловую изоляцию. Температура поверхности изоляции не должна превышать 45—48 °С.
При прокладке трубопроводов необходимо предусмотреть возможность термического расширения. Наиболее сложно это осуществить для трубопроводов больших диаметров. Здесь компенсация температурных расширений происходит за счет подвижности оборудования. Так, для главных циркуляционных петель ВВЭР все оборудование (ГЦН, ГЗЗ, парогенераторы) устанавливаются на подвижных опорах и при изменении температуры теплоносителя происходит их смещение. Это усложняет эксплуатацию оборудования.
Таблица 19.1. Допустимые скорости прогрева и расхолаживания для трубопроводов с температурой среды до 500° С в зависимости от их диаметра и толщины стенки, °С/мин
| Диаметр трубопровода, мм | ||||
Процесс | 219X29 | 273X36 | 325X43 | 275X62,5 | 219X52 |
Прогрев | 10,0 | 8,0 | 5,0 | 3,0 | 4,0 |
Охлаждение | 8,0 | 6,0 | 5,0 | 2,0 | 3,0 |
Устройство специальных компенсаторов или U-образных гибов, как это делается для трубопроводов малых диаметров, для главных циркуляционных петель не представляется возможным.
Трубопроводы монтируются на специальных опорах. Опоры могут быть неподвижными («мертвые» точки) и подвижными. Компенсация температурных расширений идет в сторону подвижных опор.
Так, для реакторов ВВЭР «мертвыми» точками являются места подсоединения трубопроводов к корпусу реактора, все остальные опоры подвижны. Для КМПЦ РБМК «мертвой» точкой является барабан-сепаратор.
Опоры могут быть скользящими (роликовыми, шариковыми, пружинными, для перемещения в одном направлении). Пружинные подвесные опоры обеспечивают передвижение в любом направлении.
Трубопроводы монтируются с небольшим уклоном с устройством дренажных линий в нижних точках для отвода влаги (в паропроводах и газопроводах) и для освобождения из-под воды (дренирования) водяных контуров. Все дренажи собираются в специальных дренажных баках и повторно используются в циклах. Прогрев и охлаждение трубопроводов должны осуществляться с определенной скоростью.
В табл. 19.1 даны допустимые скорости разогрева и расхолаживания трубопроводов больших диаметров. Чем больше толщина стенки трубопровода, тем меньше скорость разогрева и расхолаживания.
На АЭС в основном используют бесшовные трубы (холоднотянутые и горячекатанные). Сварные трубы применяют при установлении циркуляционных трубопроводов больших диаметров систем технического водоснабжения.
При предварительном подборе проходного сечения труб пользуются округленным значением внутреннего диаметра, называемого условным проходом, регламентируемым ГОСТ 355-67. Внутренний диаметр труб, dKB, м, определяется по рекомендуемой скорости движения среды w, м/с, исходя из максимально возможного
ее расхода О, кг/с:
(19.1)
где р — плотность среды, кг/м3.
