核電機(jī)組二回路水壓試驗(yàn)技術(shù)探討

王遠(yuǎn)航 陳興

(中國(guó)核電工程有限公司,北京 100000)

核電機(jī)組二回路水壓試驗(yàn)技術(shù)探討

王遠(yuǎn)航 陳興

(中國(guó)核電工程有限公司,北京 100000)

本文詳細(xì)闡述了水壓試驗(yàn)方案關(guān)鍵參數(shù)的確定過程,指出了方案制定過程中的注意事項(xiàng),同類型機(jī)組二回路水壓試驗(yàn)方案制定時(shí)可借鑒。

核電 二回路 水壓試驗(yàn) 參數(shù)確定

核電機(jī)組二回路水壓試驗(yàn)是核電機(jī)組建安階段大型試驗(yàn)之一，該試驗(yàn)對(duì)蒸汽發(fā)生器二次側(cè)、給水、主蒸汽管道及其附件進(jìn)行試壓，以檢查其強(qiáng)度和密封性。根據(jù)《調(diào)試階段水化學(xué)技術(shù)規(guī)定》(以下簡(jiǎn)稱水化學(xué)規(guī)定)和《RCC-M壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則》(以下簡(jiǎn)稱RCC-M規(guī)范)等規(guī)范的規(guī)定，該試驗(yàn)涉及到電站重要設(shè)備蒸汽發(fā)生器，為核安全局重點(diǎn)監(jiān)督并見證的試驗(yàn)項(xiàng)目，在工程實(shí)踐當(dāng)中，制定的方案不僅要滿足行業(yè)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，還需結(jié)合工程實(shí)際，以使試驗(yàn)過程、結(jié)果滿足要求。本文以福清核電1號(hào)機(jī)組二回路水壓試驗(yàn)工程實(shí)踐為例，對(duì)整體水壓試驗(yàn)方案的關(guān)鍵參數(shù)確定過程做了詳細(xì)介紹，同時(shí)指出了方案制定過程中需注意的事項(xiàng)，為同類M310堆型核電站二回路水壓試驗(yàn)提供參考。

1 水壓試驗(yàn)參數(shù)的確定

1.1 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱電建規(guī))中要求，僅要求為清潔水；含不銹鋼材質(zhì)時(shí)，試驗(yàn)用水中氯離子含量不得超過25ppm。

根據(jù)施工規(guī)范中要求，液壓試驗(yàn)應(yīng)使用潔凈水。當(dāng)對(duì)不銹鋼、鎳及鎳合金管道，或?qū)B有不銹鋼、鎳及鎳合金管道或設(shè)備的管道進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，水中氯離子含量不得超過25ppm。由于二回路水壓試驗(yàn)中包括含鎳合金的蒸汽發(fā)生器設(shè)備，故至少需滿足試驗(yàn)用水氯離子含量不得超過25ppm。

根據(jù)RCC-M規(guī)范，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)水壓試驗(yàn)用水為A級(jí)水+聯(lián)氨(200ppm)+氨，PH≈10.5。

根據(jù)水化學(xué)規(guī)定中要求：蒸汽發(fā)生器二次側(cè)水壓試驗(yàn)水質(zhì)[1]：PH值(25℃)10.0-10.5；氯化物＜0.50ppm；溶解氧＜0.10ppm；氨，按PH值要求；聯(lián)氨，75-200ppm。

綜合考慮以上文件要求，試驗(yàn)用水必須滿足上游設(shè)計(jì)文件要求，而RCC-M規(guī)范對(duì)水質(zhì)要求過高，安裝階段無法滿足要求，最終選擇試驗(yàn)水質(zhì)按照水化學(xué)規(guī)定中的規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 試驗(yàn)壓力的確定

根據(jù)電建規(guī)，其試驗(yàn)壓力應(yīng)不小于設(shè)計(jì)壓力的1.25倍。

根據(jù)RCC-M規(guī)范，壓力容器：不應(yīng)低于設(shè)計(jì)壓力的1.5倍；管道：試驗(yàn)壓力不應(yīng)低于運(yùn)行最大壓力的1.5倍。

根據(jù)施工規(guī)范中要求，試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.5倍，同時(shí)還規(guī)定當(dāng)管道的設(shè)計(jì)溫度高于試驗(yàn)溫度時(shí)，還需乘以設(shè)計(jì)溫度和試驗(yàn)溫度下材料的許用應(yīng)力比值。

根據(jù)參與水壓試驗(yàn)范圍系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)和設(shè)備廠家技術(shù)文件，試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.5倍。

綜合考慮各規(guī)范試驗(yàn)壓力要求，最終選擇試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)的壓力的1.5倍進(jìn)行試驗(yàn)。

1.3 試驗(yàn)用水的溫度

根據(jù)電建規(guī)要求：水壓試驗(yàn)宜在水溫與環(huán)境溫度5℃以上進(jìn)行，但介質(zhì)溫度不宜超過70℃。否則必須根據(jù)具體情況，采取防凍及防止金屬冷脆折裂等措施。

根據(jù)《DLT5054-1996 火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》要求：水壓試驗(yàn)用水溫度[2]，應(yīng)不低于5℃，也不大于70℃。試驗(yàn)環(huán)境溫度也不得低于5℃，否則，必須采用防止凍結(jié)和冷脆破裂的措施。

根據(jù)RCC-M規(guī)范要求：試驗(yàn)用水的溫度應(yīng)與材料的力學(xué)性能相配。對(duì)于鐵素體鋼制造的部件，水壓試驗(yàn)過程中溫度不應(yīng)低于部件最高韌脆轉(zhuǎn)變溫度再加上30℃。

根據(jù)核動(dòng)力院設(shè)計(jì)文件《蒸汽發(fā)生器水壓試驗(yàn)規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱“SG規(guī)程”)，水壓試驗(yàn)過程中，蒸汽發(fā)生器外壁溫度不能低于產(chǎn)品不見的組成部分RTNDT+30℃，水壓試驗(yàn)時(shí)，任何情況下外壁溫度都不能超過60℃[3]。

綜上，為防止凍結(jié)和冷脆破裂，試驗(yàn)水溫及環(huán)境溫度不得低于5℃，遵循RCC-M規(guī)范及設(shè)計(jì)文件要求，取RTNDT為-12℃[4]，考慮到試驗(yàn)水溫與外壁溫度差，散熱等情況。最終確定試驗(yàn)用水的溫度為30-60℃。

1.4 壓力曲線的制定

根據(jù)“施工規(guī)范”中規(guī)定[5]，液壓試驗(yàn)應(yīng)緩慢升壓，待達(dá)到試驗(yàn)壓力后，穩(wěn)壓10min，再將試驗(yàn)壓力降至設(shè)計(jì)壓力，穩(wěn)壓30min，應(yīng)檢查壓力表有無壓降、管道所有部位有無滲漏。

根據(jù)“RCC-M規(guī)范”：在溫度穩(wěn)定以后，無特殊要求時(shí)，容量大于1m3的部件以低于1MPa/min的速度升壓[5]。

根據(jù)“SG規(guī)程”規(guī)定，完成二次側(cè)充水排氣，一旦水的溫度穩(wěn)定后，可以開始升壓，壓力上升的速度最大不應(yīng)超過0.4Mpa/min，壓力下降速率不超過0.4Mpa/min，但偶然的升將梯度允許達(dá)到1.0Mpa/min[5]。

綜合考慮規(guī)范要求及水溫的要求，確定方案升/降壓速率＜0.3MPa/min。

2 方案制定過程中其他注意事項(xiàng)

(1)靜態(tài)保壓與動(dòng)態(tài)保壓的選擇。制定方案時(shí)，需考慮保壓的方式，可參考其他電站實(shí)施情況及試壓的范圍，評(píng)估可能的泄漏點(diǎn)及泄漏率。如果可能的泄漏量使得在保壓期間壓力無法維持在允許范圍內(nèi)，必須進(jìn)行動(dòng)態(tài)保壓。

(2)壓力表安裝位置的選擇。根據(jù)規(guī)范要求，液體管道的試驗(yàn)壓力應(yīng)與最高點(diǎn)壓力為準(zhǔn)，當(dāng)最低點(diǎn)的壓力不得超過管道組成件的承受力。在整個(gè)二回路水壓試驗(yàn)中，高度差達(dá)到30m，以蒸汽發(fā)生器頂部最高點(diǎn)壓力表讀數(shù)為準(zhǔn)。

3 結(jié)語

水壓試驗(yàn)水質(zhì)，溫度，壓力曲線，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的確定，選擇哪一種規(guī)范作為參考依據(jù)是關(guān)鍵。首先要滿足設(shè)計(jì)院提供的技術(shù)文件，它是最直接的，必須首先滿足的要求。當(dāng)設(shè)計(jì)院技術(shù)文件沒有明確時(shí)而其他規(guī)范有要求時(shí)，也需滿足其他規(guī)范的要求，首先是行業(yè)規(guī)范，其次是國(guó)標(biāo)。

希望通過對(duì)本文的介紹，使新核電新從業(yè)者對(duì)其原理有更深層次的認(rèn)識(shí)，掌握其關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算過程，靈活運(yùn)用各種規(guī)范，制定出合理的試驗(yàn)方案，并為同類型機(jī)組開展二回路水壓試驗(yàn)提供有益借鑒。

[1]中國(guó)核電工程有限公司,調(diào)試階段水化學(xué)技術(shù)規(guī)定[S].

[2]化工部.GB50316－2000工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范(2008年版)[S].

[3]中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院.蒸汽發(fā)生器水壓試驗(yàn)規(guī)程[Z],2011-05-06(D版).

[4]核工業(yè)第二研究設(shè)計(jì)院.RCC-M壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)則(2000+2002補(bǔ)遺)[S].

[5]住建部.GB50235-2010工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范[S].