蒸汽发生器管道的支承格栅组 对相关申请的相互参考
本申请是有关和要求美国于1999年6月18日提交的临时申请60/139727，和1999年6月25日提交的临时申请60/140755的利益。
本发明的背景技术
1.技术领域
本发明通常涉及一种在蒸汽发生器中管路系统的支承结构。更具体地说，本发明涉及一种格栅组(grid array)，其对蒸汽发生器的管路系统提供侧向支承，同时使由于受力腐蚀破裂(stress corrosioncracking)对蒸汽发生器管路系统的破坏的危险性最小。
2.先有技术的描述
在核发电厂中使用蒸汽发生器将裂变产生的热从电厂初级冷却系统传递到电厂的二级蒸汽系统。典型地，初级冷却剂通过管道在蒸汽发生器中流动，同时二级水围绕管道外部。为了保证从初级冷却剂向二级水的充分的热传递，蒸汽发生器的管道必须足够地薄，要由有较高热传递系数的材料制造，并要有足够的热传递面积。另外，结构材料必须能承受从初级电厂侧向二级蒸汽电厂侧在管道中产生的不同的压力。要满足这些设计的要求必须使管道系统在蒸汽发生器中的足够长度的延伸。于是，在穿过蒸汽发生器和沿其横向在不同的位置需要对管道提供侧向支承。
通常使用一所谓的“蛋格栅”对蒸汽发生器的管道提供侧向支承。一普通的格栅组包括一组相间隔地互锁的杆或条带。蒸汽发生器管道延伸穿过条带之间的间隙，并与条带的侧面部分物理接触。
与核发电厂的蒸汽发生器一个长期相关的问题是由于各种腐蚀现象—包括废料、点腐蚀、通常晶粒间的破坏，当然还有受力腐蚀破裂—对管道的潜在的破坏。受力腐蚀破裂是一个复杂的现象，其机理目前还不完全清楚。然而，通常认为其涉及由于化学吸附而产生局部的电的破坏或表面能量的减少，或两者的结合。另外，认为有与受力腐蚀破裂相关的环境作用，其中两个最重要的是拉伸应力水平和腐蚀的介质化学。
蒸汽发生器管道在操作期间是在恒定的拉伸应力作用下，因为在管道中的初级系统压力远高于围绕管道的蒸汽厂压力。另外，在蒸汽发生器中的二级厂的水通常保持在较高的PH(＞10.0)的水平，以减轻其他类型的腐蚀破坏。并且，因为在蒸汽发生器管道和通常蛋格栅组之间的接触区域，在这些接触区域能发生特定物质(在本领域中通常称为“沉积物”)的聚积。当在蒸汽发生器中的流体汽化以产生蒸汽时，一部分非挥发性的化学物质形成聚积的沉积物。于是，聚积的沉积物使该区域中的化学物质聚积，增加了局部的PH值，从而增加了受力腐蚀破裂的可能性。一旦破裂开始，如果其达到某个“临界长度”，其能导致管道的“鱼嘴”破裂。
于是，需要提供一种在蒸汽发生器中侧向支承管道的格栅组，同时能使格栅组和管道之间的接触点的沉积物的聚积最少。
本发明的概要
本发明的主要目的是提供一种蒸汽发生器管道支承格栅组(格栅阵列)，其对管道能提供足够的侧向支承，同时，能减少管道受到受力腐蚀破裂而破坏的可能性。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种用于蒸汽发生器中管道的支承结构，包括：一组第一长带；一组第一槽，各有位于所述第一长带顶部的开口端，和接近所述第一长带中部的封闭端，所述第一槽封闭端的宽度大于其开口端的宽度；一组第二长带，各被接收在所述一组第一槽中之一。
本发明还提供了一种用于蒸汽发生器中管道的支承格栅，包括：一组第一长带，具有包括一第一突起部的截面，各所述第一长带还包括一组沿其长度布置的第一槽；一组第二长带，有包括第二突起部的截面，各所述第二长带容纳在所述一组第一槽之一中。
本发明还提供了一种用于蒸汽发生器管道的侧向支承格栅组，包括：一组第一长带；一组第一槽，各有位于所述第一长带顶部的开口端，和接近所述第一长带中部的封闭端，所述槽的开口端和封闭端中间的部分的宽度大于其开口端和封闭端的宽度；一组第二长带，各被接收在所述一组第一槽中之一。
本发明还提供了种用于对蒸汽发生器中管道提供侧向支承的管道支承格栅组，包括：一组第一长带，有包括至少一个突起部的截面，各所述第一长带包括一组沿其底部以交替方式布置的第一和第二槽，所述各第一长带在所述支承格栅组的第一方向延伸；一组第二长带，有包括至少一个突起部的截面，各所述第二长带包括一组分别沿其顶部和底部以交替方式布置的第三和第四槽，各所述第三槽与所述第一槽之一互锁，从而，各所述第二长带在所述支承格栅组的与第一方向不同的第二方向延伸；一组第三长带，有包括至少一个突起部的截面，各所述第三长带包括一组沿其顶部以交替方式布置的第五和第六槽，各所述第五槽与所述第二槽之一互锁，从而，各所述第三长带在与所述第二长带平行的的第二方向延伸；一组第四长带，有包括至少一个突起部的截面，各所述第四长带包括一组分别沿其顶部和底部以交替方式布置的第七和第八槽，各所述第七槽与所述第四槽之一互锁，各所述第八槽与所述第六槽之一互锁，从而，各所述第四长带在与所述第一长带平行的第一方向延伸。
本发明还提供了一种用于蒸汽发生器中管道的支承格栅组，包括：一组互锁第一长带，有包括一第一突起部的截面，所述第一突起部的位置使其有一大致T形截面；一组与所述第一长带互锁的第二长带，所述一组第二长带各有包括一第二突起部的截面，所述第二突起部的位置使其有一大致T形截面；沿所述第一长带的长度布置的一组槽，各所述第一槽包括一开口部和一封闭部，所述开口部的宽度能接收所述第一或所述第二突起部。
附图的简要说明
下面通过实施例并参照附图对本发明进行描述。
图1是根据本发明最佳实施例的部分透视图。
图2是根据本发明最佳实施例的放大的部分透视图。
图3是根据本发明最佳实施例的第一长带的部分正视图。
图4是根据本发明支承格栅的部分顶视图。
图5是根据本发明替换实施例的部分透视图。
图6是根据本发明替换实施例的第一长带的的替换实施例的部分正视图。
图7是根据本发明第一长带的替换实施例的部分正视图。
图8是根据本发明第二长带的实施例的部分正视图。
图9(a)和9(b)分别是根据本发明另一实施例的第一和第二长带部分正视图和剖视图。
图10(a)和10(b)分别是根据本发明另一实施例的第一和第二长带的正视图。
图11是包含如图7(a)和7(b)中所示第一和第二长带的实施例的部分透视图。
图12(a)和12(b)分别显示了本发明的第一和第二长带的另一实施例。
图13(a)和13(b)分别是根据本发明另一实施例的第一长带的正视图和第一和第二长带的剖视图。
图14(a)和14(b)分别是根据本发明另一实施例的第一和第二长带的正视图。
图15(a)和15(b)分别是根据本发明另一实施例的第一和第二长带正视图。
图16(a)和16(b)分别是另一实施例的第一长带的正视图和第一和第二长带的剖视图，其是图13(a)和13(b)中所示实施例的一个变形。
图17(a)和17(b)分别是根据本发明另一实施例的第一和第二长带的正视图。
图18(a)和18(b)分别是根据本发明另一实施例的第一和第二长带的正视图。
图19是图18(a)和18(b)所示实施例的部分透视图。
图20(a)和20(b)分别显示了图18(a)和18(b)的实施例的变化的第一和第二长带的正视图。
图21(a)-(d)显示了根据本发明最后一个实施例的第一、第二、第三和第四长带的正视图。
图22是包括图21(a)-(d)的长带的实施例的部分透视图。
最佳实施例的详细描述
图1和2显示了根据本发明的最佳实施例的蒸汽发生器支承格栅组的透视图。格栅组10包括一组互锁的第一长带1，其与一组第二长带2互锁。第一和第二长带1，2的截面各包括突起部5，其使长带1，2大致呈T形截面。第一和第二长带1，2通过沿第一长带1的非突起部设置的一组槽4互锁。如图3中所示，槽4包括一开口端6和一封闭端8。开口端6比槽4的其余部分更宽，以便于容纳槽中长带的突起部5。
图4是一由格栅组10提供的支承的顶视图，其用于根据最佳实施例的单个的蒸汽发生器的管道11。在该实施例中，第一长带1互锁在一起，也与第二长带2锁在一起。一个蒸汽发生器管11向上延伸穿过由互锁的长带1，2形成的空间15。如图中所示，槽(图4中未示)相间隔，从而空间15允许管子11与长带1，2至少在4个接触点相接触，从而对管子11提供了侧向支承。因为第一和第二长带1，2各有上述的T形截面，连续接触长度被各长带的突起部5所限制。在蒸汽发生器管道11和长带1，2之间的接触长度的减少使能聚积沉积物表面区域减少。因为沉积物的聚积是受力腐蚀破裂开始的主要原因，所以减少了由于受力腐蚀破裂使各管道11区域所受到的破坏。另外，在管道11和长带1，2之间存在的接触区域少于危险的长度。于是，即使在其余的接触区域发生受力腐蚀破裂，任何破裂也不会达到临界的长度值。
当然，本领域的技术人员可以理解，本发明不限于最佳实施例所述的结构。例如，在最佳实施例中第一和第二长带的高度是不相等的(最佳高度分别是2英寸和1英寸)，但也可以不是如此。另外，从图4的实施例中可以看出，在最佳实施例中，长带不是垂直布置的，但这种布置不是唯一的。下面将描述本发明的几种替换的实施例。
图5显示了根据本发明第一替换实施例的蒸汽发生器管道支承格栅组10的部分透视图。格栅组10包括一组互锁的第一长带12，其与一组第二长带13互锁。第一和第二长带12，13通过沿第一长带12的长度布置的一组槽14互锁。当然，本领域技术人员可以理解，该特征不限于所述的结构。实际上，第一长带12可以有一组仅在上部或仅在下部布置的互锁槽。
参见图6，沿第一长带12布置的各槽14有一开口的顶部16和封闭的底部18。封闭的底部18明显比槽14的其余部分更宽。更具体地说，各槽14有一宽度W1，其允许或者另一个第一长带12，或者一个第二长带13合适地容纳在槽14中。如果需要的话，宽度W1还提供了一个足够的空间用于长带12，13之间的超出90度的角位移(如图4所示)。封闭的底部18比槽14的其余部分有一个更宽的宽度W2。更大的宽度W2能减少蒸汽发生器管道11和长带12，13之间的连续接触长度。
参见图7，其中显示了根据本发明的另一实施例。在该实施例中，第一长带22包括槽24，其与第一替换实施例中描述的相同。然而，除了槽24，第一长带22还包括在各组槽24之间设置的孔21。这些附加的孔21能进一步减少管道11和长带22之间的连续接触长度。
除了包括附加孔21的第一长带，第二长带23可以包括类似布置的孔27。其结构显示在图8中。这些孔27，以及孔21，进一步减少了管道11和第二长带23之间的连续接触长度。图5中显示的第二长带23能用于任何前面描述的第一长带12或22。当然，如果与第二实施例的第一长带22一同使用，在管道11和长带22，23之间的连续接触长度与其他实施例相比将更小。
在图9(a)和9(b)中显示了用于减少管道和长带之间的连续接触长度的另一种结构。如图中所示，长带32，33的截面包括突起部35，其使长带32，33大致呈I形截面。各第一长带32包括槽34以允许长带32，33互锁。于是，与最佳实施例相同，因为管道11和长带32，33之间的接触仅发生在突起部35处，所以就限制了连续接触长度。最好，如图所示，槽34都位于第一长带32的同一侧。该布置与沿第一长带32两侧以交替方式布置槽相比能提供附加的强度。这是因为各长带32的无槽部分的结构是一连续的直线结构元件。然而，本领域技术人员会理解，这一替换结构不是唯一的。
可以理解，图9(b)中显示的第一长带32可以包括单数的恒定宽度的与先有技术类似的槽34。或者如图10(b)所示，槽34能与前面的替换实施例相类似，例如，各槽34包括一个更宽的封闭底部38。在这种情况下，更宽的封闭底部38允许围绕管道11的流体更好地流动。这是因为当这些长带32，33互锁时，在管道11和长带32，33之间的接触仅发生在突起部35，从而减少了这些部件之间的连续接触长度。在图11中显示了根据该实施例的组装的格栅组的部分透视图。
另外，如图12(a)和12(b)所示，长带32，33的一个或两个还可以分别包括孔31或37，其分别类似于前面实施例的孔21和27。采用这种布置，能进一步加强流体围绕管道11的流动。
图13(a)和13(b)中显示了用于减少蒸汽发生器管道和支承格栅组之间接触长度的另一种布置。该布置类似于前面的实施例。然而，第一长带52包括沿其两侧长度布置的槽54。第一长带52也包括在其两端的突起部55。于是，第一长带52有一大致I形的截面。显示在13(b)中截面的第二长带53也包括突起部55。然而，仅在第二长带的一端有突起部55。于是，第二长带53有大致T形的截面形状。
图13(a)和13(b)中实施例的槽54类似于最佳实施例，包括开口端56和封闭端58，开口端56比槽54的其余部分更宽。于是，开口端能容纳位于槽54中的长带的突起部55。
根据本实施例，各第一长带52也能包括在槽之间的流动加强孔51，如图14(b)所示。另外，第二长带53能包括孔57，与前面描述的实施例相似，以进一步加强流体围绕管道11的流动，如图14(b)所示。
本领域技术人员可以理解，图1-3中显示的最佳实施例也可以包括流动加强孔。这一变化显示在图15(a)和15(b)中，其中，第一和第二长带1，2包括流动加强孔3，7。可以理解，流动加强孔可以仅设置在第一和第二长带1，2的一个中，也可以两个都有。
图16(a)和16(b)中显示了下一个实施例。在该实施例中，其类似于前面的实施例，其包括第一长带62和第二长带63的格栅组。然而，在该实施例中，第一和第二长带62，63两者都仅在一侧包括突起部65。于是，第一和第二长带62，63都有大致T形的截面。第一长带62包括槽64，其有一比槽64其余部分更宽的开口端66，和一封闭端68。如最佳实施例和图13(a)和13(b)所示的实施例，更宽的开口端66接收设置在槽64中的第二长带63的突起部65。
第一长带62也包括附加的槽69用于在其中接收另一第一长带62。这些槽69不包括任何更宽的部分，而是在整个长度上有恒定的宽度。如前面描述的实施例，第一和第二长带62，63能分别包括孔61，67，以进一步加强围绕管道11的流体的流动，如图17(a)和17(b)所示。虽然图示的实施例在第一长带62的顶部和底部两侧上包括槽64，69，本领域技术人员可以理解，如果需要，可以仅在顶部或底部的一个部分包括槽64，69。
18(a)和18(b)显示了本发明的另一个实施例。该实施例包括第一和第二长带72，73的格栅组。如同前面16(a)和16(b)所示的实施例，第一和第二长带72，73包括突起部75，于是使它们有大致T形截面。然而，除了有减少长带72，73和蒸汽发生器管道11之间接触的结构形状，第一长带72可以有槽74，其上有加强流动的更宽的部分78。与前面的包括更宽部分的实施例不同，该实施例的更宽部分78位于各槽74的开口端76和封闭端79的中间。图19中显示了该实施例的一个部分透视图。
另外，如前面的实施例，可以理解，第一和第二长带72，73也能分别包括孔71，77，以进一步加强围绕管道11的流体的流动。这一变形显示于图20(a)和20(b)中。
图21(a)-(d)和图19显示了最后一个实施例。该实施例类似于最佳实施例和显示于图16(a)和16(b)中的替换实施例，其中，长带各具有突起部，有大致T形的截面。然而，该实施例至少在两个方面不同。首先，当构成格栅组时，槽的结构使两个长带的突起部并置。第二，该实施例包括4个不同类型的长带。
现在参见图21(a)-(d)，其中分别显示了第一、第二
第三和第四长带91、102、203、304。第一长带91各包括第一和第二槽92，93，其沿长带91的长度交替布置，长带91还有突起部99。第一和第二槽92，93形状相同，但有不同的长度尺寸。更具体地说，第一和第二槽92，93分别具有一开口部94，95和封闭部96，97。另外，开口部94，95被加宽以接收其各所容纳的长带的突起部。第一槽92用于接收第二长带102，和第二槽93用于接收第三长带203，它们在下面将进一步描述。
第二长带102各包括沿长带102的长度交替设置的第三和第四槽103，104。然而，第三和第四槽103，104位于长带102的两侧。第四槽104沿包括突起部109的长带102长度的设置。并且，第三和第四槽103，104有不同的几何形状。更具体地说，第三槽103从开口端105到封闭端107各有一恒定的宽度。反之，第四槽104的开口端106比封闭端108更宽。更宽的开口端106能使第二长带102接收其他长带的突起部。第三槽103用于通过第一槽92接收第一长带91。第四槽104用于接收第四长带304，这将在下面进一步描述。
第三长带203各包括沿长带203的长度交替设置的第五和第六槽204，205，其在包括突起部209的两侧设置。第五和第六槽204，205从开口端206，208向封闭端207，209分别有恒定的宽度。第五槽204用于通过第一槽92接收第一长带91，第六槽205用于接收第四长带304，这将在下面描述。
在图21(d)中显示了第四长带304，其与第二长带102相似。更具体地说，其各有沿长带304的长度交替设置的第七和第八槽306，307，第七和第八槽306，307位于长带307的两侧。第七槽306沿长带304的长度设置，并包括突起部309，第八槽307位于另一侧。第七槽306用于通过第三槽103接收第二长带102，第八槽307用于接收第三长带203。
图22以部分透视图显示了该实施例的具体布置。如图中所示，当形成格栅组时，在各长带上的突起部并置(collocated)。
本领域技术人员可以理解，上述的实施例不限于图示和描述的。例如，本领域技术人员可以理解，槽的形状—其加宽的部分在开口端和封闭端的中部—能应用于任何公开的实施例。另外，任何公开的实施例也可以包括位于各槽之间的孔，虽然其没有在所有实施例中进行特别的描述。
本发明有许多变型，都在本发明的精神范围之中。