КОЛЛЕКТОРНЫЙ ТРУБОПРОВОД ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ЛОКАЛИЗАЦИИ УТЕЧЕК Российский патент 2008 года по МПК G01M3/22 

Изобретение относится к коллекторному трубопроводу для контроля и локализации утечек в установке.

Из ЕР 0175219 В1 известен коллекторный трубопровод, состоящий из трубы, непроницаемой для детектируемого вещества и снабженной в своем продольном направлении множеством отверстий, закупоренных микропористым спеченным порошковым металлическим материалом. Через эти отверстия внутрь трубы может диффундировать выходящее из утечки в части установки, например первом контуре ядерного реактора с водой под давлением, в окружающее коллекторный трубопровод пространство детектируемое вещество, например вода или водяной пар. Известным из DE 2431907 С3 способом определяют тогда место, в котором вещество проникло в коллекторный трубопровод. Это место соответствует месту, в котором вещество вышло из контролируемой части установки. Для этого с помощью присоединенного к коллекторному трубопроводу насоса проникшее в коллекторный трубопровод вещество вместе с находящимся в коллекторном трубопроводе газом-носителем подают к также присоединенному к коллекторному трубопроводу датчику. При известной скорости течения можно по отрезку времени между включением насоса и попаданием вещества на датчик определить место, в котором вещество проникает в коллекторный трубопровод, и тем самым место утечки в части установки. Особенно подходящими спеченными порошковыми металлическими материалами для множества случаев применения оказались спеченные порошковые материалы из чистых металлов, в частности высококачественной стали и никеля, причем последний подходит для детектирования, в частности, воды или водяного пара при диаметрах пор в диапазоне нескольких мкм. Эти спеченные порошковые металлы получают посредством спекания при температурах чуть ниже температуры плавления в восстановительной атмосфере, в частности, в присутствии водорода, чтобы гарантировать хорошую металлургическую связь между спрессованными зернами.

Закупоривающий отверстия микропористый спеченный порошковый металлический материал должен выполнять две противоречащие друг другу задачи. Во-первых, он должен иметь достаточную пористость, чтобы обеспечить быструю диффузию детектируемого вещества внутрь коллекторного трубопровода, т.е. короткое время срабатывания. Во-вторых, он должен иметь также достаточно высокое гидравлическое сопротивление, чтобы находящийся в коллекторном трубопроводе и служащий для перемещения вещества газ-носитель в процессе перекачки в самой значительной степени оставался в коллекторном трубопроводе.

В изобретении поставлена задача создания коллекторного трубопровода для контроля и локализации утечек в установке, который обеспечивал бы обнаружение детектируемого вещества с высокой чувствительностью и коротким временем срабатывания.

Поставленная задача решается согласно изобретению посредством коллекторного трубопровода с признаками п.1 формулы изобретения. Согласно этим признакам, коллекторный трубопровод состоит из непроницаемого для контролируемого вещества материала и снабжен множеством отстоящих друг от друга в продольном направлении отверстий, которые закупорены микропористым фильтрующим элементом из спеченного порошкового металлического материала, проницаемого для вещества и подвергнутого термообработке в окислительной атмосфере. Такая термообработка в окислительной атмосфере, т.е. в присутствии кислорода, неожиданным образом показала, что при неизменном размере пор скорость диффузии вещества, в частности водяного пара или воды, значительно возрастает, так что возможные возникающие утечки могут быть обнаружены и локализованы. Весьма вероятной причиной этого является усиленное образование оксидного слоя на поверхности пор зерновой матрицы спеченного порошкового металла. Он способен направлять диффундирующий водяной пар внутрь рукава быстрее и в более высокой концентрации, чем тонкий оксидный слой необработанного спеченного порошкового металла.

Особенно эффективное повышение проницаемости фильтрующего элемента достигается за счет термообработки в окислительной атмосфере, когда он состоит из никеля.

Термообработку проводят преимущественно в кислородсодержащей атмосфере в интервале температур 600-800°С. Этот интервал температур, по меньшей мере, на 400°С ниже температуры спекания соответствующего спеченного порошкового металлического материала.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения термообработку проводят после спекания.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения коллекторный трубопровод состоит из стали и подвергнут на своей внутренней поверхности электрополировке. Эта мера позволяет значительно уменьшить адсорбцию транспортированного вещества на имеющем большую площадь оксидном слое сильно микрошероховатой в неполированном состоянии внутренней поверхности коллекторного трубопровода за счет сильного уменьшения этой поверхности и благодаря этому существенно улучшить транспортные свойства диффундированного вещества. За счет этого можно реализовать большие длины трубопровода при более высокой чувствительности измерений.

В качестве альтернативы этому коллекторный трубопровод может быть также покрыт материалом, обладающим небольшой адсорбционной и абсорбционной способностью для детектируемого вещества, например благородным металлом, в частности золотом. В принципе, подходят также неметаллические покрытия, например керамические или химические, которые на длительный срок выдерживают рабочую температуру около 300°С. В этих случаях не требуется использовать коллекторный трубопровод из стали.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен коллекторный трубопровод в схематичном разрезе.

На чертеже фигуре коллекторный трубопровод 1 снабжен множеством отстоящих друг от друга в продольном направлении отверстий 2, которые закупорены фильтрующим элементом 4 из микропористого спеченного порошкового металлического материала. Фильтрующий элемент 4 выполнен проницаемым для контролируемого вещества L. Коллекторный трубопровод 1 состоит, за исключением фильтрующего элемента 4, из непроницаемого для вещества L материала, в данном примере из высококачественной стали. Коллекторный трубопровод 1 может представлять собой в зависимости от назначения гибкую или жесткую трубу круглого или иного сечения. Коллекторный трубопровод 1 может быть составлен также из нескольких отрезков, соединенных между собой промежуточными деталями, в которые вставлены фильтрующие элементы 4.

Коллекторный трубопровод 1 подвергнут на своей внутренней поверхности механической, химической или электрохимической обработке для снижения его адсорбционной и абсорбционной способности для проникающего при утечке вещества L. В качестве альтернативы этому внутренняя поверхность 6 может быть также покрыта слоем благородного металла, например золота, керамического, минерального, в частности на основе силиката, или другого температуростойкого материала.

Изобретение относится к области контрольно-испытательной техники и предназначено для контроля и локализации утечек в коллекторных трубопроводах и направлено на создание такого коллекторного трубопровода, который обеспечивал бы обнаружение детектируемого вещества с высокой чувствительностью и коротким временем срабатывания. Этот результат обеспечивается за счет того, что коллекторный трубопровод, состоящий из непроницаемого для контролируемого вещества материала, снабжен множеством отстоящих друг от друга в продольном направлении отверстий, которые закупорены фильтрующим элементом из спеченного порошкового металлического материала, проницаемого для вещества и подвергнутого термообработке в окислительной атмосфере. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Коллекторный трубопровод (1) для контроля и локализации утечек в установке, состоящий из непроницаемого для контролируемого вещества (L) материала и снабженный множеством отстоящих друг от друга в продольном направлении отверстий (2), которые закупорены фильтрующим элементом (4) из спеченного порошкового металлического материала, проницаемого для вещества (L) и подвергнутого термообработке в окислительной атмосфере.2. Трубопровод по п.1, характеризующийся тем, что в качестве спеченного порошкового металла применен никель.3. Трубопровод по п.2, характеризующийся тем, что термообработка в кислородсодержащей атмосфере происходит в интервале температур 600-800°С.4. Трубопровод по п.1, характеризующийся тем, что его термообработка проведена после спекания.5. Трубопровод по п.2, характеризующийся тем, что его термообработка проведена после спекания.6. Трубопровод по п.3, характеризующийся тем, что его термообработка проведена после спекания.7. Трубопровод по одному из пп.1-4, характеризующийся тем, что он состоит из стали и внутренняя поверхность которого подвергнута электрополировке.8. Трубопровод по одному из пп.1-6, характеризующийся тем, что его внутренняя поверхность покрыта благородным металлом.