淺談核島輔助管道安裝

段靈利

摘 要：核島是核電站安全殼內(nèi)的核反應(yīng)堆及與反應(yīng)堆有關(guān)的各個(gè)系統(tǒng)的統(tǒng)稱。核島的主要功能是利用核裂變能產(chǎn)生蒸汽。值得一提的是，與其它工程相比，核電工程中管道支架的安裝對(duì)整個(gè)管道安裝具有舉足輕重的影響。文章主要結(jié)合現(xiàn)階段我國核島輔助管道安裝的現(xiàn)狀進(jìn)行簡要的分析與總結(jié)。

關(guān)鍵詞：核島；輔助管道；安裝要點(diǎn)

1 概述

在ACPR核電工程中，根據(jù)安裝工程作業(yè)的特點(diǎn)、性質(zhì)、質(zhì)量要求和技術(shù)難度將核島安裝工作劃分為十個(gè)機(jī)電工作包。核島輔助管道安裝工程是其EM4包，負(fù)責(zé)輔助系統(tǒng)及供水/蒸汽管線、廠用冷卻水管線的安裝。民用核設(shè)施的建設(shè)中的相關(guān)的核安全法規(guī)及核安全導(dǎo)則，是我們?cè)诤穗娬窘ㄔO(shè)中必須遵守的。ACPR核電工程，設(shè)計(jì)和建造方面的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)原則上采用RCC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，它描述了設(shè)備管道制造、采購、安裝等一系列技術(shù)要求。核島輔助管道由于其安裝工程量大、工序復(fù)雜、接口眾多、施工條件困難、質(zhì)量要求高、系統(tǒng)回路多等特點(diǎn)，在核島安裝工程中具有舉足輕重的影響。抓核島安裝工程進(jìn)度，首先要抓輔助管道的安裝進(jìn)度，尤其要確保核島冷態(tài)功能試驗(yàn)相關(guān)系統(tǒng)的安裝，并以此為核島輔助管道安裝的關(guān)鍵路徑。此外，安裝施工活動(dòng)的重點(diǎn)是支架的安裝、管道的焊接連接、管道的法蘭連接（尤其是與設(shè)備的連接）和閥門的安裝。值得一提的是，與其它工程相比，核電工程中管道支架的安裝對(duì)整個(gè)管道安裝具有舉足輕重的影響。

2 管道安裝

2.1 管道的供貨狀況

由于核電站反應(yīng)堆運(yùn)行安全、可靠的要求，因此在設(shè)計(jì)、安裝過程中都有它獨(dú)特的要求，在進(jìn)行反應(yīng)堆廠房輔助管道安裝中，不僅要考慮先上后下，先里（靠墻）后外（離墻遠(yuǎn)），先大后小，按系統(tǒng)安裝等一般的安裝順序，更重要的是根據(jù)其獨(dú)特的設(shè)計(jì)要求采取與之相適應(yīng)的順序，以滿足和達(dá)到這些獨(dú)特的工藝要求。管道由預(yù)制廠按圖紙規(guī)定的要求預(yù)制焊接成管段（包括某些現(xiàn)場焊縫的調(diào)節(jié)余長），管道內(nèi)部清潔狀況合格、不銹鋼管已經(jīng)酸洗鈍化、管段有良好的臨時(shí)封蓋、管段和車間焊縫的標(biāo)記齊全、碳鋼管段除每個(gè)管端面50-80mm長度外油漆完整、整個(gè)管段處于良好的合格狀態(tài)。

2.2 管道安裝順序

下面就一些特殊的、具體的安裝和設(shè)計(jì)要求加以分析，以利于對(duì)反應(yīng)堆廠房輔助管道的安裝順序既有總體上的，又有更具體的了解。（1）與其它工程一樣，首先要安裝直徑大的管道，在管道不密集且有可能的情況下，不銹鋼管道應(yīng)盡量晚些安裝，因?yàn)橐?guī)程對(duì)不銹鋼管道防污染要求的非常高，對(duì)其所需的保護(hù)是很嚴(yán)格的。但在管道密集區(qū)，這一點(diǎn)不宜采用。在同等條件下，技術(shù)要求高的，即RCCM級(jí)別高的先安裝，當(dāng)然我們?nèi)砸⒁猓合壬虾笙?，先里后外等基本安裝順序。（2）對(duì)于走向比較復(fù)雜或管線不是處在共用支架上，或管子直徑較大且管壁較厚的管道，應(yīng)采取試裝一定管線長度的方法。這樣一方面可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、預(yù)制中可能存在的問題，以便選用最佳的糾正方案，節(jié)省費(fèi)用；另一方面是為了調(diào)整或初步確定管線上單根且又是限位的或是固定型的支架位置 。不在共用支架上的小直徑管道的安裝及其管線上支架位置的確定也是采用了上述的方法。（3）管段的位置主要根據(jù)平面圖上所示的管線的支管、拐點(diǎn)的位置來確定，但在偏差不大（一般是10～20mm）的情況下要以管段的耐磨墊、固定支架的加強(qiáng)板或短管等支架附件為準(zhǔn)，或者是兩者兼顧。（4）核電站對(duì)不銹鋼管道有很嚴(yán)格的內(nèi)壁清潔度要求：直徑φ>3″的管道內(nèi)壁要用≥50MPa的高壓水進(jìn)行分段沖洗，沖洗段內(nèi)的所有焊口必須是經(jīng)檢驗(yàn)合格的。沖洗的順序是：對(duì)整個(gè)管線是由上而下，對(duì)某一沖洗管段是由下而上，對(duì)于直徑≤6″的管道：允許有3個(gè)90°的彎頭，如果整個(gè)沖洗長度小于20m，也允許增加2個(gè)≤45°彎頭。對(duì)于直徑≥8"的管道：允許有5個(gè)90°彎頭，如果整個(gè)沖洗長度小于20m，不必考慮≤45°彎頭。由于這個(gè)原因，就要求我們?cè)诎惭b大直徑不銹鋼管時(shí)，要十分注意合理地留好沖洗口，沖洗入口必定在管段的最低點(diǎn)（泄水支管例外），為了合理安排沖洗口的數(shù)量和位置，可以按系統(tǒng)繪制沖洗圖。另外要注意：高壓水沖洗不得通過閥門，所以大直徑不銹鋼管道上的閥門只能在閥門兩側(cè)的管段都已沖洗合格后安裝；本管段沖洗合格后才允許焊接與下一管段相連的焊縫，并且在這個(gè)焊縫檢驗(yàn)合格后再?zèng)_洗下一管段，而下一管段沖洗時(shí)，被清洗的內(nèi)表面要包括這個(gè)焊縫.所以大直徑不銹鋼管段安裝的最終完工，在正常情況下也是由上而下的。管徑≤3″的不銹鋼管道的內(nèi)壁清潔是采用重力水沖洗，因此在安裝這類管道時(shí)必須注意，凡是與大管或設(shè)備相接的和系統(tǒng)中位置最低的焊口，必須在沖洗完成后進(jìn)行焊接。否則必將切開這些焊口，以避免沖洗小管時(shí)將大管污染和排盡系統(tǒng)內(nèi)的沖洗水。（5）由于管道焊縫在焊接時(shí)會(huì)收縮，并且收縮量隨管道直徑、管壁厚度的增加而增加。不銹鋼的收縮量比碳鋼要大的多，所以在安裝大直徑不銹鋼厚壁管時(shí)要特別重視這個(gè)問題。焊接收縮決定了要切除某管段上的預(yù)留余長，必須等管段兩側(cè)管段上的所有焊口都已焊接，至少要等每個(gè)焊口都至管壁厚度的70%——80%，并且經(jīng)檢驗(yàn)合格后才可進(jìn)行。如管線上有幾個(gè)預(yù)留余長，就需要合理的分配好每個(gè)預(yù)留余長的調(diào)節(jié)范圍。由于上述焊縫收縮的原因和可能存在的設(shè)計(jì)、預(yù)制偏差，所以在現(xiàn)場實(shí)際切除的余長的長度不是設(shè)計(jì)余長。焊縫收縮給管道安裝帶來了困難，但另一方面又要利用焊縫收縮的規(guī)律來調(diào)整管道的坡度和法蘭的平行度。（6）大直徑不銹鋼厚壁管道的安裝，除了上述有關(guān)的特點(diǎn)外，對(duì)其焊縫的焊接也應(yīng)采取特別的順序，先是點(diǎn)焊組對(duì)除有余長外的所有管口，檢查管道、支架各方面的情況。如沒問題就焊接除沖洗口以外的所有焊口，為了減小因焊縫缺陷的返修量，每個(gè)焊口在焊層厚度達(dá)約8mm時(shí)就作一次射線檢驗(yàn)，對(duì)不合格的焊口返修。全部合格后繼續(xù)焊接直至離管外徑6～8mm為止。這時(shí)焊縫收縮已穩(wěn)定，可做余長切除。管段的高壓水沖洗，按上述順序由上而下，組對(duì)焊接一個(gè)沖洗口就沖洗下一段管道，直至系統(tǒng)中所有的焊口都焊至離管外徑6～8mm時(shí)，可焊接固定支架。然后逐個(gè)焊完剩余的焊層，完成一個(gè)就做一個(gè)射線檢驗(yàn)，合格后才焊第二個(gè)，直至全部焊口完成。法蘭兩側(cè)的焊口最后焊接?？傊笾睆胶癖诠艿?，尤其是大直徑不銹鋼厚壁管道的整個(gè)安裝焊接過程都是十分謹(jǐn)慎的。管道焊接收縮變形是有規(guī)律的，關(guān)鍵是要在整個(gè)焊接過程中把握、利用這個(gè)規(guī)律來不斷地調(diào)整管道的垂直度、坡度、法蘭的平行度等，而不是在焊接完成后發(fā)現(xiàn)不符合才用焊接收縮變形來調(diào)整。這也是安裝大直徑厚壁管道的一個(gè)重要的特征。因?yàn)楣艿郎系暮缚p都是在設(shè)計(jì)時(shí)已定位，并不允許隨意更改，加之反應(yīng)堆廠房設(shè)計(jì)緊湊，有些管道離墻、地面、墻角特別近，這需要合理地安排好這些管線上焊口焊接的先后順序，也就是管段安裝的先后順序，否則將會(huì)因?yàn)橛械暮缚诓荒懿僮鞫倒?。?）最后要指出的是，在反應(yīng)堆廠房輔助管道安裝中，要特別注意貫穿件的安裝時(shí)機(jī)。

2.3 管道安裝涉及的工作程序

2.3.1 管道安裝。（1）支架安裝：包括最新版文件；標(biāo)有坐標(biāo)的控制標(biāo)記清單；支架圖紙清單；劃線器材；如果需要，安裝腳手架；鋼筋探測器；鉆孔設(shè)備；裝卸運(yùn)輸設(shè)施；固定件與卡具；焊接工藝評(píng)定；焊工和焊接操作人員資格評(píng)定；焊接設(shè)備。（2）管道安裝：包括通道的可用性；廠房內(nèi)使用吊裝設(shè)備的可用性；吊裝和運(yùn)輸設(shè)施的可用性；最新適用版本文件的可用性；焊接工藝評(píng)定；焊工和焊接操作人員的資格評(píng)定；根據(jù)現(xiàn)場具體情況而裝配的第一階段支架；焊接設(shè)備；檢查設(shè)備；備妥第二階段支架。（3）支架的符合性：包括檢查圖紙中給出的公差；檢查支架膨脹螺栓的緊固力矩；檢查加工表面和涂層；任何不符合項(xiàng)均須按要求調(diào)整。（4）管道符合性：包括檢查坡度；檢查外表面狀況；檢查系統(tǒng)與最新版本水壓試驗(yàn)流程圖和等軸圖的符合性；檢查所有標(biāo)記；檢查栓接法蘭接頭；檢查焊縫完成并進(jìn)行檢驗(yàn)；檢查所有不符合項(xiàng)是否已經(jīng)處理。（5）閥門符合性：包括系統(tǒng)功能號(hào)和廠家標(biāo)牌；系統(tǒng)功能號(hào)牌；流動(dòng)方向；鎖緊裝置；指示器；附件；通道和可達(dá)性；方位；螺栓上油脂。

2.3.2 用于碳鋼和不銹鋼的切割工藝。應(yīng)注意的問題：在切割支架或管道余長時(shí)，充分考慮整體布置和管線調(diào)整的需要；選擇適當(dāng)?shù)膭澗€工具，刀具和切割砂輪片，防止對(duì)奧氏體不銹鋼的污染；作好材料標(biāo)識(shí)的移植。

2.3.3 碳鋼和不銹鋼管道清潔度標(biāo)準(zhǔn)。不銹鋼管道： 進(jìn)行表面外觀檢查（100W燈泡前30cm處），對(duì)于直徑小于等于6英寸的管道，內(nèi)部檢查僅在管端進(jìn)行，要求金屬表面必須清潔。焊接后，由焊接操作引起的非常薄的氧化膜是允許的。如果全部色斑面積小于總面積的1%，則氧化物分散色斑包括淺薄銹斑也是允許的。碳鋼管道：對(duì)于直徑小于等于6英寸的管道，內(nèi)部檢查僅在管端進(jìn)行，要求管道不得有任何外來雜質(zhì)，由于在大氣中短期接觸引起的表面連續(xù)附著的氧化膜是可以接受的。斑點(diǎn)和大面積銹蝕如果是很薄或均勻的膜則可接受。用植物毛刷子刷不掉的碳鋼上的氧化層可以接受。對(duì)于不銹鋼管道的沖洗（需填寫內(nèi)部清潔度報(bào)告），由沖洗人員進(jìn)行，安裝班組根據(jù)沖洗要求預(yù)留好沖洗口，特別注意對(duì)高壓水沖洗口的預(yù)留要符合其要求。以便在安裝過程中完成對(duì)管道的內(nèi)部清潔。

2.3.4 管道和支架的標(biāo)記（管段、焊縫和管道、通風(fēng)、電纜槽架的支架）。安裝過程中所使用的材料及其標(biāo)識(shí)必須與圖紙中規(guī)定的相符，現(xiàn)場安裝時(shí)， 一定要按照要求的位置和方法在焊接組對(duì)前后做好焊口標(biāo)記。對(duì)于奧氏體不銹鋼做臨時(shí)標(biāo)記時(shí)應(yīng)使用不含污染成分的粘膠帶（永久性標(biāo)記由標(biāo)記員完成，標(biāo)記員必須經(jīng)過培訓(xùn)，熟悉標(biāo)記規(guī)則）。

2.3.5 承插接頭的尺寸檢查。承插接頭外觀和尺寸的檢查方法及準(zhǔn)則。

2.3.6 焊接坡口和焊縫的外觀與尺寸檢查。待焊表面的外觀和尺寸檢查。 即：鈍邊與坡口的光潔度；坡口角度和間隙及鈍邊。定位焊接頭的外觀和尺寸檢查（錯(cuò)邊公差）；焊逢的外觀和尺寸檢查；法蘭垂直度；管道坡度公差；管道公差。

2.3.7 焊接前部件的組對(duì)。應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況正確選擇坡口形式和點(diǎn)固方法，坡口及周圍區(qū)域（15mm）應(yīng)沒有油脂、油漆、氧化皮、鐵銹、 水等，焊接前打磨坡口和用適合鋼種的溶劑去除油脂（例如，不銹鋼：酒精、丙酮）

2.3.8 碳鋼接頭的焊接。碳鋼接頭的焊接操作過程，焊工在焊接時(shí)：部件必須保持在至少+5℃的高溫。而焊接后冷卻必須足夠的慢，防止由內(nèi)應(yīng)力引起裂紋；工作區(qū)域必須防止氣流；必須遵守焊接工藝資料單（焊接數(shù)據(jù)包）中規(guī)定的焊接參數(shù)和其有效范圍；禁止在坡口以外起?。粰z查層間溫度，應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于焊接直徑<14"的薄壁管，采用間隔焊接方法（對(duì)稱焊）以防止變形和偏移。在任何反面焊接之前，必須在鏟根或氣刨后打磨根部，以得到對(duì)表面的加工，避免焊縫缺陷，如夾渣，未熔合或未焊透。焊工在完全去除焊渣或TIG焊縫刷凈后對(duì)每一熔敷金屬焊道進(jìn)行外觀檢查，對(duì)影響下一道焊接的所有發(fā)現(xiàn)的缺陷都要去除，對(duì)發(fā)現(xiàn)的氣孔或裂紋進(jìn)行打磨，打磨時(shí)避免過熱，焊道表面必須是均勻的，不得有余高缺陷，應(yīng)平滑過渡到鄰近表面。

2.3.9 焊縫打磨。根據(jù)焊縫外觀和無損檢驗(yàn)的要求打磨焊縫，打磨區(qū)域包括焊縫、母材與焊縫熔合區(qū)、鄰近焊縫的區(qū)域。焊縫打磨后必須保持要求的最小厚度并避免局部過熱（金屬出現(xiàn)藍(lán)色）。打磨分以下三種：打磨修整：磨去局部不規(guī)則的溝紋；部打磨：在一側(cè)（或兩側(cè)）焊縫表面全部打磨，不改變總的形狀；磨平：在焊縫的一側(cè)（或兩側(cè)）磨去全部焊縫高出周圍表面的厚度。

2.3.10 焊接接頭的修補(bǔ)的范圍。分為焊接過程中的修補(bǔ)、無損檢驗(yàn)以后的修補(bǔ)、法蘭就位后找正偏差的修補(bǔ)。修補(bǔ)前要確定去除缺陷的準(zhǔn)確位置，在同一部位允許有二次修補(bǔ)，如果要求有更 多的修補(bǔ)，則在編制這些連續(xù)修補(bǔ)原因的分析報(bào)告前不得進(jìn)行修補(bǔ)。（被揭示的缺陷可能表明工藝適用的條件或焊接工藝評(píng)定本身不合適）。一般來說，最終熱處理后的焊縫禁止修補(bǔ)（若需修補(bǔ)，應(yīng)重新進(jìn)行焊后熱處理）。

2.3.11 螺栓聯(lián)接法蘭接頭的安裝。（1）檢查先決條件。緊固件（螺栓、螺母）的螺紋狀況良好，尺寸、材料類型正確；潤滑適當(dāng)（選擇規(guī)定的潤滑油）；密封墊片配合面是清潔的，不帶有沖擊痕跡或徑向劃痕，密封墊片的類型標(biāo)識(shí)號(hào)正確；檢查管道內(nèi)部的清潔。（2）檢查法蘭的平行度。圍繞法蘭在相距90°的四個(gè)不同點(diǎn)用塞尺檢查平行度公差應(yīng)符合要求；對(duì)于達(dá)不到公差要求時(shí)按《安裝技術(shù)要求》中所述的方法進(jìn)行矯正直到達(dá)到要求為止；對(duì)于盲板法蘭不要求平行度；對(duì)于未固定管道上的連續(xù)組對(duì)法蘭除了最后一對(duì)法蘭，其它法蘭不進(jìn)行平行度檢查，只在法蘭報(bào)告上注明，見已檢查平行度的一組法蘭的法蘭號(hào)。（3）螺栓緊固。裝上兩個(gè)緊固件后將密封墊片放入法蘭的兩個(gè)裝配面之間，然后安裝第三個(gè)緊固件使三個(gè)螺桿大約按120°夾角分布，然后用手上緊螺母；裝配剩下的緊固件，以最終力矩的20%和40%分別用力矩扳手以星形次序擰緊螺母；檢查密封墊片是否均勻受壓（用塞尺在4個(gè)點(diǎn)檢查）；按最終力矩上緊螺栓；最終檢查平行度兩個(gè)接觸面之間不得插入0.05mm厚的塞尺；在最終連接的情況下安裝鎖緊裝置（鎖緊片）。

參考文獻(xiàn)

[1]壓水堆核島機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)與建造規(guī)則[S].2000.

[2]嶺澳核電站技術(shù)要求《EM4.2》 FRA RT/M-DC-A621 REW：B