一种火电厂高温高压蒸汽管道用蒸汽取样管装置

摘要

本发明公开了一种火电厂高温高压蒸汽管道用蒸汽取样管装置，合金钢管道侧壁上从外向内开设相连通的柱状孔和圆形凸台，柱状孔内壁开有柱状孔内螺纹；合金钢蒸汽取样管包括依次连接的蒸汽取样管接管、位于合金钢管道侧壁的柱状孔上部并采用同种钢角焊缝焊接连接的底部带单“V”坡口的上部大直径柱状体、位于合金钢管道侧壁柱状孔内的开设有外螺纹的中部小直径柱状体、下部与合金钢管道圆形凸台抵触式接触的锥形体以及带有蒸汽取样孔并伸入合金钢管道内的柱状体；蒸汽取样管接管与蒸汽取样管系连接。本发明装置刚性大、不易振动，消除了异种钢焊缝的薄弱界面和合金钢蒸汽取样管中部螺纹轴向压力对合金钢管道和合金钢蒸汽取样管角焊缝的影响。

说明书

技术领域

本发明涉及火电厂高温高压蒸汽管道蒸汽取样技术领域，具体涉及一种火电厂高温高压蒸汽管道用蒸汽取样管装置。

背景技术

在火电厂机组运行过程中，为准确反映蒸汽的品质情况，防止蒸汽纯净度不足对设备造成的损伤，保证工质符合设计要求，需在火电厂合金钢管道上设计安装若干个蒸汽取样装置，对工质的状态进行实时监控，保证机组的安全运行。

图1所示为一种传统的常用蒸汽取样管结构示意图。奥氏体不锈钢材质蒸汽取样管4通过铁素体合金钢接管座2和铁素体钢管道1的开孔深入管道内部，接管座2上部管口与取样管4上部采用Ni基焊材焊接，形成了异种钢焊缝3，接管座2下部管口与管道1开孔采用同材质焊材焊接，形成了同种钢焊缝5；取样管4与管口开孔为过盈配合结构。该蒸汽取样管的缺点和不足之处在于：蒸汽取样管4与合金钢接管座2分别为奥氏体基体和铁素体基体，属异种钢连接，两者之间的化学成分和热膨胀系数存在较大差别，焊缝3与接管座2之间的熔合界面容易开裂；此外，机组运行过程中，蒸汽取样管4在蒸汽作用下和热膨胀系数差别的作用下，蒸汽取样管4和管口1开孔之间的过盈配合转变成间隙配合，致使蒸汽取样管在蒸汽的作用下形成振动，进而在焊缝3的根部形成应力集中，致使焊缝3与接管座2的熔合界面在交变应力作用下发生开裂脱落。

发明内容

本发明的目的在于克服上述蒸汽取样管结构的缺点和不足，提供一种火电厂高温高压蒸汽管道用蒸汽取样管装置，具有结构简单、节省材料、安全、可靠的优点。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种火电厂高温高压蒸汽管道用蒸汽取样管装置，火电厂高温高压蒸汽管道所采用的合金钢管道1侧壁上从外向内开设相连通的柱状孔和圆形凸台1-2，柱状孔内壁开有柱状孔内螺纹1-1；合金钢蒸汽取样管2包括依次连接的蒸汽取样管接管2-1、底部带单“V”坡口的上部大直径柱状体2-2、开设有外螺纹的中部小直径柱状体2-3、下部与合金钢管道圆形凸台1-2抵触式接触的锥形体2-4和带有蒸汽取样孔3的柱状体2-5；所述合金钢蒸汽取样管2的底部带单“V”坡口的上部大直径柱状体2-2位于合金钢管道1侧壁的柱状孔上部并采用与合金钢管道1和合金钢蒸汽取样管2材质匹配的同种钢角焊缝4在单“V”坡口处进行焊接连接；所述合金钢蒸汽取样管2的开设有外螺纹的中部小直径柱状体2-3位于合金钢管道1侧壁的柱状孔内，中部小直径柱状体的外螺纹与合金钢管道1的柱状孔内螺纹1-1相适配；所述合金钢蒸汽取样管2的锥形体2-4和合金钢管道圆形凸台1-2抵触式接触，形成一个固定支点；所述合金钢蒸汽取样管2下部的柱状体2-5伸入合金钢管道1内；所述合金钢蒸汽取样管2的顶部加工有经圆滑过渡的蒸汽取样管接管2-1，蒸汽取样管接管2-1与蒸汽取样管系连接。

所述合金钢蒸汽取样管2通过中部小直径柱状体2-3外周圈的外螺纹与合金钢管道1的柱状孔内螺纹1-1配合旋入，并依靠螺纹副间的轴向载荷使合金钢蒸汽取样管2的下部锥形体2-4与合金钢管道1的圆形凸台1-2周向牢固接触。

优选的，所述合金钢蒸汽取样管2上部大直径柱状体2-2与合金钢管道1的柱状孔采用骑座式安装方式。

优选的，所述同种钢角焊缝4为全焊透结构。

优选的，所述合金钢管道1的柱状孔内螺纹1-1为细牙内螺纹，相应的合金钢蒸汽取样管2的中部小直径柱状体2-3外周圈的外螺纹也为相适配的细牙内螺纹，配合更紧密。

优选的，所述合金钢管道1柱状孔的圆形凸台1-2孔径较合金钢管道1的柱状孔内螺纹1-1的孔径小4～8mm。

优选的，所述合金钢蒸汽取样管2通过螺纹副间的轴向载荷使合金钢蒸汽取样管2的下部锥形体2-4与合金钢管道1的圆形凸台1-2周向牢固接触。

优选地，所述蒸汽取样孔3的数量为4～6个，取样孔直径在1.5～2mm之间。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1、合金钢管道、合金钢蒸汽取样管的焊接连接为同种材质，蒸汽取样管和合金钢管道间焊缝为全焊透结构，部件之间没有成分差别，热膨胀系数一致，消除了异种钢焊接接头存在的薄弱界面。

2、合金钢蒸汽取样管受到合金钢管道上部连接同种钢角焊缝、中部螺纹及下部椎体的三点牢固固定，刚性大，不会在高压蒸汽作用下产生振动，从根源上消除了蒸汽取样管开裂或焊缝开裂的力学因素，蒸汽取样管的安全性和可靠性得以保障。

3、在合金钢管道开孔内壁加工内螺纹，并与蒸汽取样管中部小直径柱状体外周圈外螺纹进行配合；螺纹副间的轴向载荷不会对蒸汽取样管和合金钢管道间角焊缝产生附加应力，提高了同种钢角焊缝的可靠性。

4、该蒸汽取样管装置与传统设计蒸汽取样管装置相比，不需要接管座，节省了材料，减少了蒸汽取样管装置焊缝数量。

5、该蒸汽取样管装置安装工艺简单，可靠性高，维护方便。

附图说明

图1为一种传统的蒸汽取样管结构示意图。

图2为本发明提供的一种蒸汽取样管装置安装结构示意图。

图3为本发明提供的合金钢管道开孔内壁内螺纹和底部圆形凸台结构示意图。

具体实施方式

为使本发明更加明显易懂，以下结合附图和具体实施案例对本发明作如下详细说明：

如图2和图3所示，本发明提供的一种火电厂高温高压蒸汽管道用蒸汽取样管装置，火电厂高温高压蒸汽管道所采用的合金钢管道1侧壁上从外向内开设相连通的柱状孔和圆形凸台1-2，柱状孔内壁开有柱状孔内螺纹1-1；合金钢蒸汽取样管2包括依次连接的蒸汽取样管接管2-1、底部带单“V”坡口的上部大直径柱状体2-2、开设有外螺纹的中部小直径柱状体2-3、下部与合金钢管道圆形凸台1-2抵触式接触的锥形体2-4和带有蒸汽取样孔3的柱状体2-5。

所述合金钢蒸汽取样管2的底部带单“V”坡口的上部大直径柱状体2-2位于合金钢管道1侧壁的柱状孔上部并采用与合金钢管道1和合金钢蒸汽取样管2材质匹配的同种钢角焊缝4在单“V”坡口处进行焊接连接；所述合金钢蒸汽取样管2的开设有外螺纹的中部小直径柱状体2-3位于合金钢管道1侧壁的柱状孔内，中部小直径柱状体的外螺纹与合金钢管道1的柱状孔内螺纹1-1相适配；所述合金钢蒸汽取样管2的锥形体2-4和合金钢管道圆形凸台1-2抵触式接触，形成一个固定支点；所述合金钢蒸汽取样管2下部的柱状体2-5带有蒸汽取样孔3并伸入合金钢管道1内；所述合金钢蒸汽取样管2的顶部加工有经圆滑过渡的蒸汽取样管接管2-1，蒸汽取样管接管2-1与蒸汽取样管系连接。

如图3所示为本发明提供的合金钢管道内壁的柱状孔内螺纹1-1和底部带圆形凸台1-2结构示意图。合金钢管道内壁的柱状孔内螺纹1-1与合金钢蒸汽取样管的中部小直径柱状体2-3外螺纹配合，在合金钢蒸汽取样管安装过程中作为一个固定点；合金钢管道1底部的带圆形凸台1-2与合金钢管道蒸汽取样管的下部锥形体2-4斜面配合，作为另一个固定点。合金钢管道1底部的带圆形凸台1-2通孔孔径较合金钢管道1的柱状孔开工孔径小4～6mm。

实施案例：合金钢管道1上的原开孔为通径孔，安装前首先将合金钢管道1的原开孔上部进行扩孔，新开孔底部留有3mm以上厚度的圆形凸台，扩孔与合金钢蒸汽取样管2上部管口内壁同轴，新扩孔的上口直径与合金钢蒸汽取样管2上部管口直径偏差小于1mm；使用攻丝机在合金钢管道1扩孔内壁加工细牙内螺纹，合金钢蒸汽取样管2中部小直径柱状体细牙外螺纹与合金钢管道1扩孔内壁内螺纹加工规格相匹配。将合金钢蒸汽取样管2通过中部小直径柱状体外螺纹与合金钢管道1扩孔内壁内螺纹装配旋入合金钢管道1开孔至合金钢蒸汽取样管2的锥形体2-4与合金钢管道1的圆形凸台1-2周向牢固接触，同时保证蒸汽取样孔3正对合金钢管道1蒸汽汽流方向。将合金钢蒸汽取样管2和合金钢管道1角焊缝采用同材质焊材先进行手工钨极氩弧焊打底，再使用手工电弧焊进行填充和盖面焊接。合金钢蒸汽取样管2和合金钢管道1角焊缝焊接采用全焊透结构，焊后依据相关标准进行热处理。