Пружинный сдвоенный блок для подвесок трубопроводов АЭС и ТЭЦ Сталь 20 в Минске

Пружинный сдвоенный блок для подвесок трубопроводов АЭС и ТЭЦ из стали 20

Пружинный сдвоенный блок для подвесок трубопроводов АЭС и ТЭЦ из стали 20 — это несущий элемент постоянной или переменной жёсткости, предназначенный для компенсации вертикальных тепловых перемещений трубопроводов в составе опорных систем. Конструкция объединяет два параллельно работающих пружинных пакета в общем корпусе, что обеспечивает повышенную нагрузочную способность при ограниченных габаритах узла. Применение стали 20 в качестве материала корпусных деталей и крепежа регламентировано для оборудования, работающего при температурах от –40 до +425 C, что соответствует условиям эксплуатации паропроводов, питательных и конденсатных линий энергоблоков.

Сдвоенная компоновка блока позволяет воспринимать нагрузки, недостижимые для одинарных пружинных опор того же типоразмера, без увеличения строительной высоты подвески. Это критично для стеснённых трасс главного паропровода, трубопроводов острого пара и промежуточного пароперегревателя, где требуется сохранить проектные отметки и обеспечить доступ для обслуживания. Корпус блока из стали 20 изготавливается сварным из листового проката или из горячекатаного швеллера с последующей нормализацией для снятия внутренних напряжений; рабочие поверхности направляющих обрабатываются для снижения трения при ходе штока.

Конструктивные особенности и материалы

Основные элементы сдвоенного пружинного блока — две цилиндрические винтовые пружины сжатия, размещённые в стаканах или на направляющих стержнях, верхняя и нижняя опорные плиты, а также стяжные болты для предварительного поджатия. Пружины изготавливаются из легированной рессорно-пружинной стали по ГОСТ 14959, проходят заневоливание и нагружаются до напряжения, не превышающего 0,6 предела текучести материала при максимальном рабочем ходе. Сталь 20 для корпуса выбирается из условия обеспечения хладостойкости: ударная вязкость KCU при –40 C составляет не менее 29 Дж/см после нормализации, что подтверждает работоспособность узла в условиях открытой площадки АЭС.

Для атомных станций блоки поставляются в исполнении, учитывающем требования ПНАЭ Г-7-002-86 к материалам и сварным соединениям. Каждая партия стали 20 сопровождается сертификатом с указанием химического состава и механических свойств; сварные швы подвергаются 100% контролю ультразвуковой дефектоскопией или радиографическим методом. Наружные поверхности корпуса защищаются грунтовкой и эмалью, стойкими к воздействию промышленной атмосферы и дезактивирующих растворов.

Расчётные параметры и подбор

Выбор сдвоенного блока выполняется по величине рабочей нагрузки на опору, суммарному тепловому перемещению трубопровода в вертикальной плоскости и допустимому отклонению усилия от номинального значения. Для энергоблоков с прямоточными котлами характерны нагрузки на опору от 10 до 200 кН при перемещениях до 120 мм; сдвоенная схема позволяет распределить усилие между пружинами, снизив рабочее напряжение в каждой из них и увеличив ресурс до 30 лет непрерывной эксплуатации.

Применение в энергетике

Сдвоенные пружинные блоки из стали 20 устанавливаются в следующих системах:

• подвески главных паропроводов и трубопроводов промперегрева с температурой пара до 425 C;
• опоры питательных трубопроводов высокого давления в машинном зале и деаэраторной этажерке;
• компенсация перемещений конденсатопроводов и дренажных линий при пусковых режимах;
• фиксация трубопроводов вспомогательных контуров реакторного отделения АЭС с ВВЭР;
• подвески трубопроводов турбинного отделения ТЭЦ на поперечных и продольных связях каркаса.

Блоки рассчитаны на многократные циклы нагружения при пусках и остановах энергоблока, включая аварийные расхолаживания. Сталь 20 обеспечивает стабильность механических свойств при длительном воздействии температуры до 425 C: предел текучести после 100 000 часов выдержки снижается не более чем на 15% от исходного значения, что подтверждено данными длительных испытаний ЦНИИТМАШ. Для районов с расчётной температурой ниже –40 C применяется дополнительный контроль ударной вязкости на образцах с V-образным надрезом.

Монтаж и регулировка

При монтаже сдвоенного блока выполняется предварительная затяжка пружин на величину, соответствующую монтажной нагрузке, с фиксацией стяжными устройствами. После окончания сварки трубопровода и проведения гидравлических испытаний стяжки снимаются, и нагрузка плавно передаётся на пружины. Регулировочные гайки позволяют изменять усилие в пределах 10% от номинального для компенсации отклонений фактической массы трубопровода от проектной. Индикатор перемещения на корпусе блока контролирует положение штока и сигнализирует о выходе пружины на упор при превышении допустимого теплового расширения.

Вопросы и ответы