一种火电厂高温高压蒸汽管道用温度测点套管装置

技术领域

本发明涉及火电厂高温高压蒸汽管道温度监测技术领域，具体涉及一种火电厂高温高压蒸汽管道用温度测点套管装置。

技术背景

在火电厂机组运行过程中，为准确反映工质(水、汽等)的温度参数，保证工质温度符合设计要求，确保机组安全稳定运行，需在火电厂合金钢管道上设计安装若干个温度测点装置，以对工质温度进行实时监控，保证机组的安全运行。

图1所示为一种传统的温度测点套管结构示意图。奥氏体不锈钢材质温度测点套管2通过铁素体合金钢管道1的开孔深入管道内部，奥氏体不锈钢温度测点套管2与合金钢管道1开孔上口采用Ni基焊材焊接，形成了异种钢焊缝3。该温度测点套管的缺点和不足之处在于：奥氏体不锈钢温度测点套管2与合金钢管道1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，异种钢焊缝3与合金钢管道1之间的熔合界面容易开裂；此外，机组运行过程中，奥氏体不锈钢温度测点套管2在蒸汽作用下的振动会在异种钢焊缝3的根部形成应力集中，致使异种钢焊缝3与合金钢管道1的熔合界面在交变应力作用下发生开裂脱落。

图2所示为另一种传统的温度测点套管结构示意图。不锈钢材质温度测点套管3采用全焊透结构通过异种钢焊缝5与接管座2相连接。该温度测点套管的缺点和不足之处在于：不锈钢温度测点套管3与接管座2的连接也属于异种钢焊接结构，两者之间的化学成分和热膨胀系数差别较大，异种钢焊缝5与接管座2之间的熔合界面容易开裂；在现场安装过程中，不锈钢温度测点套管3无法保证与接管座2牢固接触，不锈钢温度测点套管3形成悬臂结构，机组运行过程中会在蒸汽作用下发生振动，导致不锈钢温度测点套管3在上部发生断裂，或导致异种钢焊缝5沿与接管座2的熔合界面发生开裂泄露，甚至脱落，严重影响机组的安全稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于克服上述温度测点套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温度测点套管装置，具有安全、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温度测点套管装置，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带斜面圆形凸台1-2，柱状孔内壁开有柱状孔内螺纹1-1；合金钢温度测点套管2包括依次连接的上部大直径柱状体、中部小直径柱状体和下部锥形体2-1；所述合金钢温度测点套管2的上部大直径柱状体位于合金钢管道1侧壁的柱状孔上部并采用与合金钢管道1和合金钢温度测点套管2材质匹配的同种钢角焊缝4进行焊接连接，中部小直径柱状体位于合金钢管道1侧壁的柱状孔内，下部锥形体2-1位于合金钢管道1侧壁的带斜面圆形凸台1-2内且底部伸入合金钢管道1内，中部小直径柱状体外周圈开设有与合金钢管道1的柱状孔内螺纹1-1相适配的外螺纹；所述合金钢温度测点套管2顶部开设有接孔，接孔内设置测温元件旋入的不锈钢过渡套管3。

所述合金钢温度测点套管2通过中部小直径柱状体外周圈的外螺纹与合金钢管道1的柱状孔内螺纹1-1配合旋入合金钢管道1开孔，并依靠螺纹副间的轴向载荷使合金钢温度测点套管2的上部大直径柱状体以及下部锥形体2-1与合金钢管道1的带斜面圆形凸台1-2周向牢固接触。

优选的，所述同种钢角焊缝4为全焊透结构。

优选的，所述合金钢温度测点套管2上部大直径柱状体与合金钢管道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，相应的合金钢温度测点套管2的中部小直径柱状体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的带斜面圆形凸台1-2孔径较合金钢管道1的柱状孔内螺纹1-1的孔径小4～6mm。

优选的，所述合金钢温度测点套管2顶部开设的接孔内采用螺纹镶嵌的方式置入不锈钢过渡套管3，不锈钢过渡套管3内壁设有内螺纹与测温元件匹配连接。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1、合金钢管道、合金钢温度测点套管的焊接连接为同种材质，温度套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、合金钢温度测点套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，从根源上消除了温度测点套管开裂或焊缝开裂的力学因素，温度测点套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，并与温度测点套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温度测点套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、合金钢管道开孔底部加工的带斜面圆形凸台的斜面与合金钢温度测点套管下部锥形体接触部分为面接触，增加了结构的稳定性。

5、该温度测点套管装置安装工艺简单，可靠性高，维护方便。

附图说明

图1为一种传统的温度测点套管结构示意图。

图2为另一种传统的温度测点套管结构示意图。

图3为本发明提供的一种火电厂高温高压蒸汽管道用温度测点套管装置安装结构示意图。

图4为本发明提供的合金钢管道开孔内壁内螺纹和底部带斜面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3所示为本发明提供的一种火电厂高温高压蒸汽管道用温度测点套管装置，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带斜面圆形凸台1-2，柱状孔内壁开有柱状孔内螺纹1-1；合金钢温度测点套管2包括依次连接的上部大直径柱状体、中部小直径柱状体和下部锥形体2-1；所述合金钢温度测点套管2的上部大直径柱状体位于合金钢管道1侧壁的柱状孔上部并采用与合金钢管道1和合金钢温度测点套管2材质匹配的同种钢角焊缝4进行焊接连接，中部小直径柱状体位于合金钢管道1侧壁的柱状孔内，下部锥形体2-1位于合金钢管道1侧壁的带斜面圆形凸台1-2内且底部伸入合金钢管道1内，中部小直径柱状体外周圈开设有与合金钢管道1的柱状孔内螺纹1-1相适配的外螺纹；所述合金钢温度测点套管2顶部开设有接孔，接孔内设置测温元件旋入的不锈钢过渡套管3。

如图4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和底部带斜面圆形凸台1-2结构示意图。合金钢管道内壁的柱状孔内螺纹1-1与合金钢温度测点套管的中部大直径柱状体外螺纹配合，在合金钢温度测点套管安装过程中作为一个固定点；合金钢管道1底部的带斜面圆形凸台1-2与合金钢管道温度测点套管的下部锥形体2-1斜面配合，作为另一个固定点。合金钢管道1底部的带带斜圆形凸台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以上厚度的带斜面圆形凸台，扩孔与合金钢温度测点套管2上部管口内壁同轴，新扩孔的上口直径与合金钢温度测点套管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，合金钢温度测点套管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。将合金钢温度测点套管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开孔至合金钢温度测点套管2的上部大直径柱状体以及下部锥形体2-1与合金钢管道1的带斜面圆形凸台1-2周向牢固接触。将合金钢温度测点套管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。合金钢温度测点套管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。