124332 (Сварка системы аварийного охлаждения)

ВВЕДЕНИЕ

Целью моего курсового проекта является разработка, сборка и сварка системы аварийного охлаждения зоны. Типовая система аварийного охлаждения активной зоны состоит из двух узлов: пассивного и активного.

Пассивный узел предназначается для первоначального быстрого залива активной зоны водой с добавкой борной кислоты при разрыве трубопровода первого контура, который приводит к быстрому падению давления и обезвоживанию активной зоны. В него входят емкости САОЗ, соединенные трубопроводами с корпусом реактора. Емкость системы аварийного охлаждения зоны (САОЗ) представляет собой сосуд высокого давления, расположенный вертикально. В рабочем состоянии емкость заполнена водой, содержащей борную кислоту (поглотитель нейтронов), и азотом. Емкость САОЗ предназначена для обеспечения экстренного залива активной зоны реактора необходимым количеством теплоносителя в первый момент аварийной ситуации, связанной с большой течью теплоносителя из первого контура. Давление в емкости САОЗ создается азотом. Система аварийного охлаждения зоны состоит из четырех независимых друг от друга емкостей, каждая из которых соединена трубопроводом с корпусом реактора. Подача теплоносителя от двух емкостей производится в пространство над активной зоной, а от двух емкостей – под активную зону реактора. Максимальная авария, на которую рассчитана система аварийного охлаждения зоны: мгновенный поперечный разрыв главного циркуляционного трубопровода. Активный узел САОЗ состоит из двух независимых контуров: аварийного расхолаживания и аварийного впрыска бора. Контур аварийного расхолаживания реактора предназначен для расхолаживания реактора после отработки пассивного узла САОЗ. Кроме того, этот контур используется для планового расхолаживания реактора. Контур аварийного впрыска бора предназначен для создания и поддержания подкритичности активной зоны, а также подпитки при аварийном расхолаживании. А в его состав входят насосы аварийного впрыска бора, бак запаса концентрированного раствора бора, трубопроводы и арматура. Актуальностью данного проекта является то, что системам безопасности АЭС уделяется исключительно большое внимание т.к. это безопасность персонала АЭС и всех жителей города. Аварии на АЭС могут привести к необратимым последствиям и экологическим катастрофам.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Характеристика заданной сварной конструкции

Данная сварная конструкция т.е система аварийного охлаждения активной зоны реактора работает под давлением. Система представляет собой сосуд высокого давления расположенный вертикально. В рабочем состоянии емкость заполнена водой, содержащий борную кислоту и азот.

Систему аварийного охлаждения активной зоны изготавливают в соответствии с "Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. ПБ 03-576-03" относятся к группе сосуда 3.

Данное сварное соединение представляет собой цилиндрическую обечайку, к которой привариваются фланцы и патрубки. Диаметр обечайки 1200 мм, толщина стенки 30 мм, длина 1285 мм. Рабочее давление 1,6 МПа.

Испытание сосудов должно проводиться с крепежом и прокладками, предусмотренными в технической документации.

Разность температур стенки сосуда и окружающего воздуха во время испытания не должна вызывать конденсацию влаги на поверхности стенки сосуда.

При заполнении сосуда водой должен быть удален воздух из внутренних полостей. Пробное давление при гидравлическом испытании должно контролироваться двумя манометрами. После проведения гидравлического испытания вода должна быть полностью удалена.

Данная конструкция является технологичной, все швы доступны возможна сварка швов механизированным и автоматическим способами сварки. В связи с тем что конструкция подвержена высокому рабочему давлению контроль швов производим внешним осмотром и ультразвуком.

1.2 Обоснование выбора марки стали сварной конструкции

Выбор марки стали для конструкции зависит от множества различных факторов, главным из которых являются условия в которых она будет работать, и свариваемость стали.

Данная сварная конструкция, т.е система аварийного охлаждения активной зоны сделана из стали 20К. Данная сталь является конструкционной и является низкоуглеродистой так как содержание в ней углерода 0,16%. Назначение данной стали это сварные узлы котлов и сосудов, трубопроводов.

Таблица 1 Химический состав стали

Таблица 2 Механические свойства стали

Определяем технологическую прочность стали 20К по химическому составу, путем определения эквивалента углерода по формуле, %

где С-содержание углерода, %;

Mn-содержание марганца, %;

Ni-содержание никеля, %;

Cr-содержание хрома, %;

Si-содержание кремния, %;

P-содержание фосфора, %;

Cu-содержание меди, %.

По произведенному расчету эквивалент углерода составил 0,26% и толщина стали 36мм, следовательно, подогрев металла не нужен. Сталь хорошо сваривается.

1.3 Технические условия на прокат, заготовки и детали

Входной контроль металла (труб, листов, профильного проката), конструктивных элементов обечаек и трубопроводов, для изготовления, монтажа или ремонта энергетического, объекта, включают следующие контрольные операции:

- проверку наличия сертификата, полноты приведенных в нем данных и соответствия этих данных требованиям стандарта, технических условий или конструкторской документации;

- проверку наличия маркировки и соответствии ее сертификатным или паспортным данным;

- осмотр металла и конструктивных элементов для выявления поверхностных дефектов и повреждений.

При отсутствии сертификата или неполноте сертификатных данных применение этого металла может быть допущено только после проведения испытаний, подтверждающих соответствие металла всеми стандартами.

В ходе проведения испытаний выявляют химический состав, физические свойства, а так же определяют свариваемость стали.

Конструктивные элементы, не имеющие заводского паспорта (сертификата), не могут быть допущены для дальнейшего производства (монтажа, ремонта, укрупнения).

Настоящий стандарт распространяется на листовую горячее катаную сталь шириной 500мм и более, изготовленных из листов толщенной от 0,40 до 160мм и рулонах толщиной от 1,2 до 12 мм. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 1969-79 для стали толщенной от 1 до 2,8 мм и СТ СЭВ 3901-82 для стали толщиной от 3 до 160 мм.

Листовая сталь подразделяется:

- по точности проката:

а) повышенной точности - А;

б) нормальной точности – Б;

- по пластичности:

а) повышенной пластичности – ПО;

б) высокой пластичности – ПВ;

в) улучшенной пластичности – ПУ;

г) нормальной пластичности – ПН.

1.4 Технические условия на сборку

На всех, поступающих на монтажную площадку деталях, до начала сборки, мастером (или другим ответственным лицом) должно бать проверено наличие клейм, маркировки, а также сертификатов завода-изготовтиеля, подтверждающих соответствие деталей их назначению. При отсутствии клейм, маркировки или сертификатов детали к дальнейшей обработке не допускаются. При подготовке стыковых соединений под сварку необходимо проверить их соответствие чертежам и требованиям НТД.

Следует также проверить:

-соответствие формы, размеров и качества подготовки кромок предъявляемым требованиям (обработку фасок под сварку и размеры кромок проверяют специальными шаблонами);

-качества зачистки поверхностей свариваемых деталей;

-правильность выполнения переходов от одного сечения к другому;

-соответствие минимальной фактической толщины деталей, подготовленных под сварку установленными допусками.

Непосредственно перед сборкой изготовленные под сварку кромки и прилегающие к ним участки поверхностей деталей должны быть зачищены до металлического блеска и обезжирены, а так же необходимо проконтролировать зазор сварного соединения в зависимости от толщины металла и в соответствии с ГОСТ. Ширина зачищенных участков, считая от кромки разделки, должна быть не менее 20 мм. При сборке стыка необходимо предусмотреть возможность свободной усадки металла шва в процессе сварки; не допускается выполнять сборку стыка с натягом.

1.5 Технические условия на сварку

Сварку конструкций должны производить сварщики, прошедшие теоретическую и практическую подготовку и имеющие удостоверения, устанавливающие их квалификацию и характер работ, к которым они допущены.

Производить ее можно только после приемки ОТК сборки под сварку. Поверхности, подлежащие сварке, должны быть тщательно очищены от ржавчины, грязи, масла, влаги. Способ сварки зависит от условий производства, технологических и технико-экономических данных.

Сварка конструкций должна производиться в соответствии с технологическим процессом, устанавливающим последовательность сборочно-сварочных работ, способ сварки, сварочную аппаратуру, источник питания, приспособления и вспомогательное оборудование, сварочные материалы, порядок наложения сварных швов, режимы сварки и т.д.

Чертежи конструкции должны предусматривать такое расположение, а технологический процесс такой порядок наложения сварных швов, чтобы усадочные напряжения и деформации элементов конструкции были минимальными.

При выборе режима сварки необходимо учитывать влияние элементов режима на размеры, форму и состав шва. Правильность выбора режима следует проверять технологической пробой на контрольных образцах, изготовленных из материала той же марки и толщины и с той же подготовкой поверхности под сварку, как у свариваемых деталей.

При многопроходной сварке швов стыковых соединений не допускать совмещения кратеров в одном сечении. Каждый последующий проход должен накладываться после тщательной зачистки от шлака предыдущего прохода.

Сварка должна производиться при плюсовой температуре, выполнение работ при минусовой температуре следует производить по специальной технологии, разработанной для каждого конкретного случая. На участке, где производятся работы, допускается колебание напряжения питающей сети в пределах ±10%.

1.6 Технические условия на сварочные материалы

Сварочная проволока, изготовляемая по ГОСТ 2246-70 и по специальным техническим условиям, применяемая при газовой и электрошлаковой полуавтоматической и автоматической сварке под флюсом и защитных газах.

На поступившей, на завод сварочной проволоке должны быть сертификат и бирки с указанием марки проволоки, номера плавки и химического состава, государственного стандарта на проволоку, наименования или товарного знака предприятия-поставщика.

Цех должен получать проволоку со склада обязательно с сертификатом и контрольным химическим анализом. Перед употреблением сварочная проволока должна быть очищена от грязи, масла, ржавчины. Очищать проволоку можно химическим травлением на специальных очистно-намоточных устройствах или дробеструйной очисткой. Очищенная проволока должна хранится в местах, исключающих ее загрязнение и попадание на нее влаги.

Для сварки на автоматах и полуавтоматах проволоку наматывают в кассеты. На поверхность кассеты должна приклеиваться этикетка с указанием марки намотанной проволоки, ее диаметра и номера плавки. Этикетку заверяют производственный мастер, ОТК и лицо, производившее намотку.

Флюсы, применяемые для сварки, должны соответствовать ГОСТ 9087-69. На каждом мешке, ящике, бочке должна быть наклеена этикетка с указанием завода-изготовителя, номера партии, марки флюса и грануляции.

Перед использованием флюс необходимо просушить в течении 2-3 часов; стекловидный при температуре 100-120⁰ С, пензовидный – при температуре 300-350⁰ С.

1.7 Технические условия на контроль и приемку готовой сварной конструкции