AP1000機(jī)械模塊管道制造與安裝簡(jiǎn)述

劉建偉 李 ?。ㄉ綎|核電設(shè)備制造有限公司，山東 海陽(yáng) 265118）

1 概述

術(shù)語(yǔ)“制造”是指為了安裝，用切割、彎曲、成型和焊接以及隨后的熱處理和無(wú)損檢測(cè)等方法把單個(gè)的管件形成為一個(gè)單元（管道部件）。術(shù)語(yǔ)“安裝”是指為了把管道部件、閥門和其他特殊元件安置在相對(duì)于泵、熱交換器、透平、鍋爐和其他設(shè)備等所要求的位置，并用焊接或其他機(jī)械方法裝配起來(lái)，最后進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)、熱處理、密封試驗(yàn)以及安裝完成之后的清洗和吹掃等。根據(jù)特定的經(jīng)濟(jì)情況，制造過程可在管道制造廠或現(xiàn)場(chǎng)制造車間完成，在那里管道系統(tǒng)的一部分被制成組件運(yùn)送到最終安裝位置。管道制造廠具備安裝現(xiàn)場(chǎng)所沒有的專用彎曲和熱處理設(shè)備，也具備各種自動(dòng)焊接設(shè)備。這些設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)多采用的固定支架、手工電弧焊相比，使焊接過程的效率更高，經(jīng)濟(jì)性更好。

2 規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

核1、2、3級(jí)管道應(yīng)根據(jù)A S M E第Ⅲ卷及其他相關(guān)技術(shù)文件的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢查和試驗(yàn)。其余非A S M E第Ⅲ卷的動(dòng)力管道應(yīng)按A S M E B 3 1.1及相關(guān)技術(shù)文件的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢查和試驗(yàn)。A S M EB 3 1.1管道是非核安全級(jí)管道。制造商或安裝方必須十分熟悉所應(yīng)用的規(guī)范。所有A S M EⅢ管道材料的制造必須符合A S M E第Ⅱ卷的要求。A S M E第Ⅲ卷核1級(jí)承壓材料，必須滿足A S M E第Ⅲ卷N B-2 0 0 0適用要求和相關(guān)技術(shù)條件的要求。A S M E第Ⅲ卷核2級(jí)承壓材料，必須滿足A S M E第Ⅲ卷N C-2 0 0 0適用要求和相關(guān)技術(shù)條件的要求。A S M E第Ⅲ卷核3級(jí)承壓材料，必須滿足A S M E第Ⅲ卷N D-2 0 0 0適用要求和相關(guān)技術(shù)條件的要求。A S M EB 3 1.1非核級(jí)管道材料應(yīng)該符合A S M E B 3 1.1適用要求和相關(guān)技術(shù)條件的要求。

3 管道制造圖紙

管段圖應(yīng)該包括（但不限于）以下信息：管道等軸圖編號(hào)和版本；管段編號(hào)；制造要求的所有必要尺寸；焊接端口制備詳細(xì)資料；焊縫位置及所有車間焊縫的識(shí)別；管道尺寸、管線編號(hào)、管道等級(jí)；設(shè)計(jì)、操作、試驗(yàn)壓力及溫度；清潔度等級(jí)；無(wú)損檢測(cè)和焊后熱處理要求；焊接附件和焊接開孔補(bǔ)強(qiáng)/直管詳細(xì)資料。

4 管道切割

管道切割方法一般分為機(jī)械切割和熱切割。機(jī)械切割報(bào)考用鋸、磨盤、車床和管道切割機(jī)或切割工具。熱切割方法是氧炔焰切割、電弧切割或等離子切割，但切割后應(yīng)該消除熱影響區(qū)。管道切口質(zhì)量應(yīng)達(dá)到下列要求：切口表面平整，不得有裂紋、重皮；毛刺、凸凹、縮口、熔渣、鐵削等應(yīng)予以消除；切口表面傾斜偏差應(yīng)為管徑的1%，但核1級(jí)管道不得超過2.0 m m，核2、3級(jí)管道不得超過2.5 m m，非核級(jí)管道不得超過3.0 m m。切割后的管道應(yīng)做好標(biāo)識(shí)移植工作。

5 坡口加工

管道坡口也可以用前面描述的機(jī)械切割或熱切割的方法來(lái)準(zhǔn)備。兩種方法都可以用來(lái)開多數(shù)管道場(chǎng)合中應(yīng)用的V形坡口。對(duì)復(fù)雜坡口和U形坡口或包含鏜孔要求的坡口，用臥式鏜刀最為合適，當(dāng)然也可以選用專用管道坡口加工機(jī)。

6 管道彎曲

對(duì)于碳管和低合金鋼管，在溫度低于1 3 0 0℉（7 0 4℃）時(shí)管道的彎制定義為冷彎，在溫度從1 6 5 0℉（8 9 9℃）至最高2 0 0 0（1 0 9 3℃）時(shí)管道的彎制定義為熱彎。對(duì)于3 0 0系列不銹鋼，在溫度低于8 0 0（4 2 7℃）時(shí)管道的彎制定義為冷彎，在溫度超過8 0 0（4 2 7℃）時(shí)管道的彎制定義為熱彎。

下列管道彎曲情況需要熱處理：3 0 0系列不銹鋼管道當(dāng)管道設(shè)計(jì)溫度大于等于2 0 0℉（9 3℃）且彎曲半徑小于2 0倍名義管道尺寸時(shí)彎后須進(jìn)行熱處理；所有熱彎成型的3 0 0系列不銹鋼管道；所有低鉻-鉬鋼管熱彎的須進(jìn)行熱處理；管道公稱直徑大于等于D N 1 0 0或者管道壁厚大于等于1 2.7 m m的低鉻-鉬鋼管冷彎后需要熱處理；壁厚大于等于1 9.0 5 m m冷彎的碳鋼管須進(jìn)行熱處理。

圖1

圖2

7 管道彎曲后檢查

對(duì)彎曲后的彎管要進(jìn)行目視檢查，以確保在彎管上無(wú)表面裂紋、劃痕、皺褶或其它有害的質(zhì)量現(xiàn)象。彎曲后管道的相鄰兩個(gè)最大波峰直徑的平均值與該波峰間管道的最小波谷直徑的差值不應(yīng)超過管道名義外徑的3%，詳見圖1。

彎管的橢圓度不應(yīng)超過規(guī)范要求的橢圓度要求，如果規(guī)范沒有要求，彎曲后管道的橢圓度不應(yīng)超過下式所確定的8，即：

1 0 0%×(D m a x-D m i n)/D o<8%

圖3

D o—管道名義外徑

D m a x—彎曲后管子的最大外徑

D m i n—彎曲后管子的最小外徑

彎管的管端面軸線與設(shè)計(jì)中心線的偏差為△1，每米直管長(zhǎng)度允許偏差為±3；管端面垂直度允許偏差為△2，為管子外徑的1%且補(bǔ)超過±3，如圖2。

規(guī)范要求彎曲后彎頭外側(cè)的壁厚至少應(yīng)等于直管所要求的最小壁厚，因此由于這個(gè)效應(yīng)制造商必須保證定制壁厚有足夠的余量。

8 管道制造公差

為了確保系統(tǒng)安裝后在合適的精度以內(nèi)，制造時(shí)有關(guān)構(gòu)件的尺寸都必須控制在系統(tǒng)長(zhǎng)度的某尺寸公差范圍以內(nèi)。B 1 6.3 4給出了閥門尺寸公差，B 1 6.9給出了焊接構(gòu)件的尺寸公差，B 1 6.5給出了法蘭的尺寸公差，組件裝配后會(huì)產(chǎn)生公差累積，對(duì)整體尺寸會(huì)有重要的影響，特別是對(duì)緊密配合系統(tǒng)。管道制造公差應(yīng)符合F P IE S-3和F P IE S-2 4，通常情況下最終尺寸控制在±1/8 i n，經(jīng)過制造商同意后可以控制在更小的范圍以內(nèi)。為確保公差累積在最小的范圍之內(nèi)，多個(gè)管嘴組裝時(shí)如果按照中心對(duì)中心確定尺寸，可能導(dǎo)致比較大額尺寸偏差，最好的方法就是選擇一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，所有的管嘴都參照該位置確定尺寸，這樣就確保了所有管嘴到基準(zhǔn)點(diǎn)的公差，參見圖3。

9 焊接和N D E檢測(cè)

焊工培訓(xùn)和焊工，操作工的資格評(píng)定應(yīng)參考A S M EⅨ、A S M E B 3 1.1、A S M EⅢ及相關(guān)管理程序。對(duì)于焊接A S M EⅢ核級(jí)焊縫的焊工，還必須按照《民用核安全設(shè)備焊工焊接操作工資格管理規(guī)定》（H A F 6 0 3）的規(guī)定取得相應(yīng)的焊接資格。焊接實(shí)施過程中應(yīng)根據(jù)焊縫信息表或者焊縫布置圖，來(lái)確定每條焊縫所使用的WP S。產(chǎn)品焊前預(yù)熱及焊后熱處理應(yīng)按照相應(yīng)程序執(zhí)行，熱處理參數(shù)應(yīng)該滿足A S M E B 3 1.1及A S M E第Ⅲ卷相應(yīng)分卷的要求。管道系統(tǒng)焊縫N D E檢測(cè)應(yīng)滿足A S M E B 3 1.1和A S M E第Ⅲ卷N X-5 0 0 0的要求。

1 0安裝

在安裝管道系統(tǒng)時(shí)做好計(jì)劃是非常重要的，必須考慮很多因素，其中有安裝位置的可達(dá)性、與其他工作的協(xié)調(diào)性、合適的焊接和熱處理設(shè)備的可得性和可達(dá)性、焊工和焊接程序的可得性及資質(zhì)問題、起重設(shè)備、腳手架和末端設(shè)備的可得性等等。系統(tǒng)組件中的每一項(xiàng)也應(yīng)仔細(xì)檢查確保正確無(wú)誤。閥門和其他特殊的專業(yè)設(shè)備應(yīng)仔細(xì)檢查確保標(biāo)注了流向箭頭，手輪或馬達(dá)啟動(dòng)器正確就位，要焊接的材料與管道材料相匹配。開始安裝的理想方式是自某些主要設(shè)備或帶有多個(gè)出口的母管開始，若可能的話安裝永久支架。如果可能的話，在任何焊接開始之前，系統(tǒng)的主要構(gòu)件應(yīng)在其最終安裝的大約位置就位，這樣就會(huì)使由于可能的設(shè)備錯(cuò)位、制造錯(cuò)誤或誤差積累形成的任何較大的偏差顯露出來(lái)，然后就能進(jìn)行調(diào)整或更正。長(zhǎng)的、多平面系統(tǒng)不需要更改任何部件就能吸收相當(dāng)大的誤差累積；短的剛性系統(tǒng)就不能容納任何公差累積，可能必須重做一個(gè)或多個(gè)部件。

1 1泄露試驗(yàn)

對(duì)于A S M E第Ⅲ卷核1，2，3級(jí)管道系統(tǒng)，水壓試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.2 5倍，氣壓試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.1倍；對(duì)于A S M EB 3 1.1非核級(jí)管道系統(tǒng)，水壓試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.5倍，氣壓試驗(yàn)壓力既不應(yīng)小于1.2倍設(shè)計(jì)壓力，也不應(yīng)大于1.5倍設(shè)計(jì)壓力。當(dāng)系統(tǒng)的試驗(yàn)壓力值超過系統(tǒng)中任一部件（例如容器、泵或閥門）的最大試驗(yàn)壓力時(shí)，該部件在壓力試驗(yàn)過程中需要被隔離。管線必須保持試驗(yàn)壓力至少1 0 m i n直至試驗(yàn)結(jié)束，但是當(dāng)應(yīng)用規(guī)范許可時(shí)可以縮短該時(shí)間。

[1]ASME鍋爐及壓力容器委員會(huì)無(wú)損檢測(cè)分委員會(huì).中國(guó)《ASME規(guī)范產(chǎn)品》協(xié)作網(wǎng)（CACI）編譯.ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范[S].北京：第Ⅲ、Ⅴ卷，中國(guó)石化出版社出版，2001.

[2]B31.1/美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)動(dòng)力管道委員會(huì).中國(guó)ASME規(guī)范產(chǎn)品協(xié)作網(wǎng)（CACI）譯.ASME 壓力管道規(guī)范 [S].北京：中國(guó)石化出版社，2005.

[3]Piping handbook [edited by]Mohinder L.Nayyar.-7th ed.