Устройства
для отбора проб пара и воды
атомных станций
Общие технические требования
СТО
ЦКТИ 011-2007
Санкт-Петербург
2007
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН открытым
акционерным обществом «Научно-производственное объединение по исследованию и
проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползу нова» (ОАО «НПО
ЦКТИ»)
Рабочая группа:
Судаков А.В., д-р техн. наук; Иванов Б.Н., канд. техн.
наук;
Табакман М.Л.;
Смирнова И.А.
2 ВНЕСЕН ОАО «НПО ЦКТИ»
3 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ
приказом генерального директора ОАО «НПО ЦКТИ» от 15.11.07 № 400
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
5 СОГЛАСОВАН с ФГУП концерн
«Росэнергоатом» заместителем Технического директора Н.Н. Давиденко 08.11.2007
г.
СОДЕРЖАНИЕ
1 Область применения. 2
2 Нормативные ссылки. 2
3 Термины, определения, обозначения и сокращения. 3
4 Типы и конструкция устройств для отбора проб пара и
воды и указания по их установке. 4
5 Оборудование пробоотборных линий. 11
6 Схемы отбора проб пара и воды.. 12
7 Методы контроля при изготовлении. 12
8 Транспортирование и хранение. 12
Приложение А. (рекомендуемое)
Методика расчета щелевого зонда со смесителем.. 12
Приложение Б. (рекомендуемое)
Отводы гнутые Dy6. 13
|
СТО
ЦКТИ 011-2007
СТАНДАРТ
ОРГАНИЗАЦИИ
Устройства
для отбора проб пара и воды атомных станций.
Общие
технические требования
|
Дата
введения 2008-01-01
1
Область применения
1.1 Настоящий стандарт устанавливает общие требования к
устройствам для отбора проб пара и воды трубопроводов атомных станций групп В и
С по ПНАЭ
Г-7-008. Устройства предназначены для обеспечения представительности пробы
при отборе проб для лабораторного и автоматического химического контроля
показателей водно-химического режима контуров АС.
Устройства для отбора проб пара и воды и отдельные элементы
оборудования пробоотборных линий могут быть использованы для штатного
химического контроля в любых точках пароводяного тракта атомной станции, кроме
трубопроводов, работающих под разрежением.
1.2 Для оснащения пробоотборными устройствами трубопроводов
II контура, на которые не распространяются требования ПНАЭ
Г-7-008, и технологических трубопроводов АС разрешается использовать
конструкции зондов согласно РД
24.031.121.
1.3 Стандарт является рекомендуемым к применению на
предприятиях и в организациях, занимающихся проектированием и изготовлением
трубопроводов для атомных станций.
2
Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие
стандарты и нормативные документы:
ГОСТ
26.020-80 Шрифты для средств измерений и автоматизации. Начертания и
основные размеры
ГОСТ
15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для
различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и
транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды
ПНАЭ
Г-7-002-86 Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных
энергетических установок
ПНАЭ
Г-7-008-89 Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и
трубопроводов атомных энергетических установок
ПНАЭ
Г-7-009-89 Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок.
Сварка и наплавка. Основные положения
ПНАЭ
Г-7-010-89 Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок.
Сварные соединения и наплавки. Правила контроля
НП-068-05
Трубопроводная арматура для атомных станций. Общие технические требования
РД
ЭО 0348-02 Основные правила обеспечения эксплуатации атомных станций (3-е
издание)
ОСТ
108.004.10-86 Программа контроля качества изделий атомной энергетики
ОСТ
108.030.123-85 Детали и сборочные единицы из сталей аустенитного класса для
трубопроводов на давление среды р ≥ 2,2 МПа (22 кгс/см2)
атомных станций. Общие технические условия
ОСТ
108.030.124-85 Детали и сборочные единицы из сталей перлитного класса для
трубопроводов на давление среды р ≥ 2,2 МПа (22 кгс/см2)
атомных станций. Общие технические условия
ОСТ
24.125.02-89 Швы сварные стыковых соединений трубопроводов АЭС. Типы и
основные размеры
ОСТ
24.125.03-89 Отводы гнутые Dy менее 100 мм для трубопроводов АЭС.
Конструкция и размеры
ОСТ
24.125.08-89 Переходы точеные для трубопроводов АЭС. Конструкция и размеры
ОСТ
24.125.41-89 Штуцеры Dy менее 50 мм для трубопроводов АЭС. Конструкция и
размеры
РД
24.031.121-91 Методические указания. Оснащение паровых стационарных котлов
устройствами для отбора проб пара и воды
СО
34.39.504-00 (ОТТ ТЭС-2000) Общие технические требования к арматуре ТЭС
3
Термины, определения, обозначения и сокращения
3.1 В настоящем стандарте применяют следующие термины с
соответствующими определениями:
3.1.1 атомная станция: Станция, преобразующая энергию
деления ядер атомов в электрическую энергию и тепло.
3.1.2 атомная энергетическая установка: Комплекс
взаимосвязанного оборудования и сооружений атомной станции, предназначенный для
производства и распределения энергии.
3.1.3 устройство для отбора проб пара и воды:
Оборудование для отбора проб пара и воды из трубопровода атомной станции для
лабораторного и автоматического контроля показателей водно-химического режима
контуров АС.
Устройство состоит, как правило, из зонда, корпуса зонда,
пробоотборной линии, арматуры и холодильника.
3.1.4 зонд: Устройство для непосредственного отбора
пробы пара или воды из трубопровода с исследуемой средой. Зонд состоит из
втулки, а также, в зависимости от типа зонда, - из наконечника, трубы Ø
10×2 мм, щелевой насадки.
3.1.5 корпус зонда: Участок трубы, ввариваемой в
трубопровод, к которому крепится втулка зонда.
3.1.6 пробоотборная линия: Трубная система по отводу
пробы пара или воды от зонда до холодильника.
3.1.7 холодильник: Устройство для охлаждения
отбираемой пробы до установленной температуры (не выше плюс 40 °С).
3.1.8 штуцер: Деталь, предназначенная для
присоединения к трубопроводу трубы пробоотборной линии и др.
3.1.9 переход: Деталь, предназначенная для плавного
изменения диаметра трубопровода.
3.1.10 отвод: Деталь, предназначенная для плавного
изменения потока рабочей среды на угол от 15 до 90°.
3.2 В настоящем стандарте применены
следующие сокращения:
АС - атомная станция;
АЭУ - атомная энергетическая установка;
ОТК - отдел технического контроля.
3.3 В тексте стандарта приняты
следующие обозначения, представленные в таблице 3.1.
Таблица 3.1
Символ
|
Название
|
Единица
измерения
|
Dа
|
Наружный диаметр трубопровода
|
мм
|
s
|
Номинальная толщина стенки трубы
|
мм
|
s1
|
Толщина стенки отвода на внешнем обводе
гиба
|
мм
|
R
|
Радиус поворота отвода трубы по
нейтральной оси гнутого участка
|
мм
|
l, l1
|
Длины прямых участков отвода
|
мм
|
l2
|
Развернутая длина криволинейной части
отвода
|
мм
|
b
|
Длина проекции половины криволинейной
части отвода
|
мм
|
φ
|
Угол гиба отвода
|
град
|
4 Типы и конструкция устройств для отбора проб пара и воды
и указания по их установке
4.1 Типы устройств для отбора проб пара и воды при эксплуатационном
химическом контроле водно-химического режима контуров атомных станций и места
их установки приведены в таблице 4.1.
Рекомендуемые конструкции устройств приведены на рисунках 1 - 5.
Конструкция щелевого зонда для отбора проб влажного пара
определяется расчетом по методике приложения А. Конструкция, приведенная на рисунках 3, 4, является
рекомендуемой.
4.2 Величины допускаемых давления и температуры среды в
зондах равны допускаемым давлению и температуре среды в основном трубопроводе.
4.3 Детали и сборочные единицы устройств должны
изготавливаться в соответствии с требованиями настоящего стандарта, нормативной
и конструкторской документации и технологических инструкций, принятых на
предприятии-изготовителе.
4.4 В месте выхода труб Ø 10×2 мм из втулок
трубчатого (рисунок 2) и однососкового
(рисунок 5) зондов допускаемые нагрузки
определяются из условия прочности этих труб.
4.5 Устройства должны изготавливаться из материалов,
предусмотренных ПНАЭ
Г-7-008:
- приемная труба (рисунки 2,
3, 4,
5), наконечник (рисунки 1, 5) - из стали
марки 08Х18Н10Т или 12Х18Н10Т;
- втулка (рисунки 2, 5) - из поковки или сортового проката стали
20 при t ≤ 350 °С
или из поковки стали марки 15Х1М1Ф при t > 350 °С, (рисунки 1,
3) - из поковки или сортового проката
стали марки 08Х18Н10Т или 12Х18Н10Т;
- щелевая насадка, донышко (рисунки 3, 4), пробка
(рисунок 5) - из стали марки 08Х18Н10Т
или 12Х18П10Т;
- корпус зонда - из материала основного трубопровода.
Нормативная документация на конкретные материалы должна
определяться по ПНАЭ
Г-7-008 в зависимости от группы трубопровода, на который устанавливается
устройство.
Качество материалов должно быть подтверждено сертификатом.
4.6 Размеры заготовок, их конфигурация, припуски должны
устанавливаться технологическим процессом, принятым на предприятии-изготовителе.
Таблица 4.1 - Отбор проб эксплуатационного
химического контроля
Наименование устройства
|
Отбираемая
проба
|
Требования к установке
|
Примечания
|
в
горизонтальном трубопроводе
|
в
вертикальном трубопроводе
|
Зонд трубчатый
(рисунок 1)
|
Теплоноситель и рабочие среды I-го контура
|
Наличие прямого участка трубопровода
длиной не менее 10Da до места
установки и не менее 5Da после него.
|
Наличие прямого участка трубопровода
длиной не менее 4Da до места установки и не менее 2Da после него.
|
-
|
Положение зонда - любое.
|
Положение зонда «горизонтально ±5°».
|
|
|
Должен
быть обеспечен уклон пробоотборной линии по ходу пробы.
|
Зонд трубчатый (рисунок 2)
|
Питательная вода, конденсат II-го контура
|
Наличие прямого участка трубопровода
длиной не менее 10Da до места
установки и не менее 5Da после него.
|
Наличие прямого участка трубопровода
длиной не менее 4Da до места
установки и не менее 2Da после него.
|
-
|
Положение зонда - любое.
|
Положение зонда «горизонтально +5°».
|
Не допускается расслоение потока воды.
|
|
Должен
быть обеспечен уклон пробоотборной линии по ходу пробы.
|
Зонд щелевой со смесителем (рисунки 3, 4)
|
Насыщенный пар с влажностью не более 0,5
%
|
Устанавливается только «вертикально
±0,5°» с отводом пробы вниз.
|
Устанавливается при условии движения
потока «снизу - вверх» и уклона пробоотборной линии по ходу пробы.
|
Смеситель не устанавливается, если зонд
ставится на расстоянии (l - 2)Da за подкладным кольцом или (5 - 6)Da за измерительной диафрагмой.
|
|
|
|
направление
движения среды
|
Перед
смесителем должен быть прямой участок трубопровода длиной не менее 5Da.
|
Зонд однососковый (рисунок 5)
|
Перегретый пар
|
Не
регламентируется
|
-
|
4.7 Для стыковки с пробоотборным
трубопроводом подготовку кромок под сварку во втулке (рисунки 1, 3) и в трубе
Ø 10×2 мм (рисунки 2, 5) выполнять по 1 - 21 ПНАЭ
Г-7-009, кромки под сварку для варианта с трубой Ø 14×2 мм -
по ОСТ
24.125.02, тип шва 1 - 23 (С-23). Выполнение швов № 1 (рисунок 2), № 3 (рисунок 3), № 1, 2 (рисунок 4),
№ 2, 3, 4 (рисунок 5) должно производиться
по технологии предприятия-изготовителя аргонодуговой сваркой без разделки
кромок.
4.8 Устройства для отбора проб устанавливаются на
трубопроводах наружным диаметром D ≥ 89 мм. При диаметре
трубопровода менее 89 мм производится отбор пробы без зонда непосредственно из
трубы через приваренный к ней штуцер по ОСТ
24.125.41 вне зависимости от типа отбираемой среды.
Типоразмер труб для изготовления корпуса и тип разделки
кромок под сварку корпуса с основным трубопроводом должен соответствовать
основному трубопроводу.
4.9 На время послемонтажных и послеремонтных промывок
трубопровода зонд в сборе следует заменить на вставку для предотвращения
засорения приемного устройства зонда.
4.10 Скорость среды в трубопроводе для трубчатого и
однососкового зондов (рисунки 1, 2, 5)
строго не регламентируется, но для перегретого пара должна быть в пределах от
40 до 60 м/с, для воды - в пределах от 1 до 5 м/с в зависимости от внутреннего
диаметра трубопровода.
Скорость среды в пробоотборном трубопроводе должна быть
около 1 м/с.
4.11 Скорость среды на входе в отверстия приёмной трубы
щелевого зонда со смесителем (рисунок 3),
рекомендуемого для отбора проб насыщенного пара при 100 % нагрузке, должна быть
такой же, как и в паропроводе с контролируемой средой.
4.12 Зонды всех видов должны быть направлены строго
навстречу потоку среды.
Направление потока рабочей среды в вертикальном трубопроводе
при установке трубчатого зонда (рисунок 1)
- любое.
Положение зонда в собранном устройстве для отбора проб
фиксируется риской на втулке.
4.13 Расчет на прочность отдельных исполнений зондов
выполнен ОАО «НПО ЦКТИ» в соответствии с требованиями ПНАЭ
Г-7-002 на р = 19,62 МПа и t = 290 °С (для аустенитных
сталей) и р = 9,8 МПа и t = 290 °С (для углеродистых сталей).
При проектировании пробоотборных линий следует производить
поверочный расчет на прочность сварного шва приварки втулки к корпусу зонда.
Определение вибрационной устойчивости зонда производится путем
экспериментальных исследований на стадии пусконаладочных работ, включая
начальный этап эксплуатации в стационарных режимах.
4.14 Зонды могут быть изготовлены согласно следующим
исполнениям в зависимости от типа отбираемой среды (см. таблицу 4.1) и диаметра пробоотборного трубопровода (см.
таблицу 4.2).
Таблица 4.2
Исполнение
зонда
|
Вариант
изготовления
|
Условный
проход пробоотборного трубопровода, Dy
|
01
|
Рисунок
1, вид Б (вариант 1), вид В (вариант 1)
|
6
|
02
|
Рисунок
1, вид Б (вариант 2), вид В (вариант 1)
|
03
|
Рисунок
1, вид Б (вариант 1), вид В (вариант 2)
|
10
|
04
|
Рисунок
1, вид Б (вариант 2), вид В (вариант 2)
|
05
|
Рисунок
2
|
6
|
06
|
Рисунок
5
|
07
|
Рисунки
3,
4
|
1 - втулка; 2
- наконечник; 3 - корпус зонда
* Размеры для справок
Рисунок 1 - Зонд трубчатый
1 - втулка; 2
- труба Ø 10×2 мм; 3 - корпус зонда
* Размеры для справок
Рисунок 2 - Зонд трубчатый
1 - щелевая
насадка; 2 - втулка;
3 - труба; 4 - донышко; 5 - корпус зонда;
6 - смеситель; 7 - камера
Рисунок 3 - Зонд щелевой со смесителем
4.15 Маркировка устройств должна проводиться ударным
способом шрифтом 5ПР3 по ГОСТ
26.020.
Глубина маркировки - не более 0,3 мм. Кромки клейм не должны
иметь острых граней. Место под маркировку должно быть указано в чертеже
пробоотборного устройства (на корпусе зонда), очищено принятым на
предприятии-изготовителе способом.
При маркировке должно быть указано:
- обозначение изделия;
- отбираемая среда;
- направление движения среды;
- рабочее давление среды, МПа;
- рабочая температура среды, °С;
- клеймо ОТК;
- код KKS трубопровода (при поставке на экспорт или при
требованиях договоров или контрактов).
4.16 Сварные соединения клеймить в соответствии с разделом
10 ПНАЭ
Г-7-009.
4.17 Пример обозначения изделия при заказе трубчатого зонда
исполнения 03:
Зонд 03
СТО ЦКТИ 011-2007
При заказе должен быть указан материал корпуса, размер присоединяемых
к корпусу труб, разделка кромок, группа трубопровода по ПНАЭ
Г-7-008 (для выбора материала деталей зонда в соответствии с п. 3.5
стандарта).
1 - труба; 2
- щелевая насадка; 3 - донышко
Рисунок 4 - Приёмная труба щелевого зонда
1 - труба
Ø 10×2 мм; 2 - втулка; 3 - корпус зонда; 4 -
наконечник; 5 - пробка
* Размеры для справок
Рисунок 5 - Зонд однососковый
5
Оборудование пробоотборных линий
5.1 На пробоотборной линии ручного отбора пробы после зонда
должны быть расположены:
- два запорных вентиля Dy6;
- холодильник;
- дроссельный игольчатый вентиль Dy6 или дроссельная шайба.
Допускается применение вентилей Dy10 с использованием
точёных переходов по ОСТ
24.125.08 (исполнение 01).
5.2 Запорные вентили выбираются в зависимости от их места
установки и от параметров среды (давление и температура) в линии отбора пробы.
Первый запорный вентиль устанавливается после зонда и должен
крепиться как можно ближе к точке отбора пробы для отключения пробоотборной
линии от основного трубопровода, второй вентиль устанавливается перед
холодильником с целью его отключения для технического обслуживания или ремонта.
5.3 Конструкция холодильника выбирается проектирующей
организацией.
5.4 Холодильники должны отвечать требованиям ПНАЭ
Г-7-008, предъявляемым к оборудованию АЭУ.
Холодильники трубопроводов II контура, на которые не
распространяются требования ПНАЭ
Г-7-008, и технологических трубопроводов систем нормальной эксплуатации
могут применяться согласно РД
24.031.121.
Холодильники должны обеспечивать температуру отбираемой
пробы не выше плюс 40 °С.
5.5 Для охлаждения пробы используется охлаждающая вода с
расчетной температурой промежуточного контура (18 ÷ 33) °С. Прозрачность
охлаждающей воды должна быть не менее 30 см (по шрифту), карбонатная жесткость
- не более 3,0 мг-экв./кг.
5.6 При монтаже пробоотборных линий следует выдерживать
уклон трубопроводов в сторону движения среды не менее 0,004; горизонтальные
участки без уклона и с противоуклоном должны быть исключены. Необходимо
предусмотреть участки компенсации теплового удлинения пробоотборных линий.
5.7 Согласно требованиям РД
ЭО 0348 линии отбора проб должны быть выведены в раздельные (для проб,
загрязненных радиоактивными веществами, и для чистых проб) закрытые помещения,
имеющие вентиляцию и биологическую защиту (для радиоактивных проб). Допускается
вывод линии отбора проб непосредственно в экспресс-лабораторию при условии
оборудования в ней изолированного и специально приспособленного бокса для
размещения в нем выведенных линий радиоактивных проб.
Помещения химических лабораторий должны быть оснащены
приточно-вытяжной вентиляцией и спецканализацией.
5.8 Трубы пробоотборных линий и змеевики холодильников
выполняются из стали марок 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т Ø 10×2 мм.
Допускается применение труб Ø 14×2 мм. Нормативный документ на
материал трубы определяется по ПНАЭ
Г-7-008 в соответствии с группой основного трубопровода.
5.9 Соединение труб пробоотборных линий должно производиться
аргонодуговой сваркой без разделки кромок аналогично 1 - 21 ПНАЭ
Г-7-009 монтажной организацией по технологии предприятия-изготовителя.
Гибка труб должна производиться по месту монтажа
пробоотборной линии с соблюдением требований приложения Б и ОСТ
24.125.03.
5.10 Вентили запорные и регулирующие для всех отборов проб
должны соответствовать требованиям НП-068-05
или ОТТ ТЭС-2000 в зависимости от места их установки.
6
Схемы отбора проб пара и воды
6.1 Схемы отбора проб пара и воды разрабатываются
организацией-проектировщиком АЭУ с учетом рекомендаций раздела 4.
7
Методы контроля при изготовлении
7.1 Контроль качества основного материала и сварных
соединений должен проводиться в соответствии с требованиями ПНАЭ
Г-7-010, ОСТ
108.004.10, ОСТ
108.030.123 и ОСТ
108.030.124 соответственно использованной при изготовлении марке стали.
Угловые сварные соединения приварки втулок зондов к корпусам и приёмных труб к
втулкам подвергаются послойному визуальному контролю в процессе сварки с
регистрацией результатов в специальном журнале и формуляре ОТК, с последующим
капиллярным контролем этих сварных соединений в объёме 100 % в соответствии с ПНАЭ
Г-7-010 (раздел 5).
7.2 Гидравлические испытания изделий в сборе следует
проводить в соответствии с требованиями ПНАЭ
Г-7-008 (раздел 5).
8
Транспортирование и хранение
8.1 Условия хранения и транспортирования устройств для
отбора проб пара и воды должны соответствовать группе 7 ГОСТ
15150.
Приложение А
(рекомендуемое)
Методика расчета щелевого зонда со смесителем
1 Определение минимального диаметра корпуса смесителя d
(рисунок 3).
Из графика определяется w"кp в
зависимости от давления насыщенного пара в смесителе, где w"кp
- критическая скорость срыва пленки влаги, м/с.
Скорость потока в суженном сечении корпуса смесителя w"c
должна быть не менее скорости w"кp, определенной по
графику, т.е. w"c ≥ w"кp.
Суженое сечение корпуса смесителя:
где G - количество пара, проходящего по смесителю,
т/ч;
γ" - удельный вес пара, кг/м3.
Минимальный диаметр смесителя
2 Размеры диаметров отверстий d1, d2
определяются по таблице А.1.
3 Проходное сечение пробоотборной трубки d3
(рисунок 4) выбирается из условия:
d3
= (0,10 ÷ 0,15)d1.
4 Количество отверстий «n»
определяется из условий: w"отв = w"c,
w"сеч.d3 ≤ l,5w"отв,
где w"отв - скорость пара в отверстиях трубки, м/с;
w"сеч.d3 - скорость пара в
пробоотборной трубке, м/с,
Отверстия по длине трубки должны располагаться равномерно.
Таблица А.1
В
миллиметрах
Размеры
зонда
|
Значения
|
Размеры
зонда
|
Значения
|
Da
|
Задается
|
l
|
l,5Da
|
d
|
По
расчету
|
l1
|
0,25Da
|
d1
|
|
l2
|
0,25Da
|
d2
|
2
÷ 5
|
l3
|
0,50Da
|
d3
|
(0,10
÷ 0,15
d1
|
|
|
Приложение Б
(рекомендуемое)
Отводы гнутые Dy6
* Размеры
для справок
Рисунок Б.1
Таблица Б.1
Исполнение
|
Условный
проход, Dy
|
Подготовка
кромок
|
Размеры присоединяемых
туб
|
Da*
|
s
|
R
|
s1
|
l*
|
l1*
|
l2*
|
Угол гиба, φ, град.
|
L
± 10
|
L1 ± 10
|
Масса,
кг
|
01
|
6
|
Без
разделки
|
10×2
|
10
|
2
|
100
|
1,5
|
100
|
100
|
26
|
15
|
222
|
29
|
0,09
|
02
|
52
|
30
|
237
|
64
|
0,10
|
03
|
79
|
45
|
241
|
100
|
0,11
|
04
|
105
|
60
|
237
|
137
|
0,12
|
05
|
157
|
90
|
200
|
200
|
0,14
|
Ключевые слова: атомные станции, атомные
энергетические установки, устройства для отбора проб пара и воды,
трубопроводы, конструкция, маркировка, материалы, контроль
|