在役核電廠(chǎng)穩(wěn)壓器電加熱器更換技術(shù)的工藝改進(jìn)與應(yīng)用

閆永巍 鄭孝綱

【摘 要】論文對(duì)近期穩(wěn)壓器電加熱器典型故障案例進(jìn)行了分析，對(duì)常用電加熱器更換工藝進(jìn)行了概述，并對(duì)電加熱器更換工藝的改進(jìn)及其應(yīng)用進(jìn)行了綜述。

【Abstract】This article mainly analyzes the typical fault cases of electric heater of the voltage regulator， summarizes the replacement technology of the ordinary electric heater， and reviews the improvement of the replacement technology of electric heater and its application.

【關(guān)鍵詞】核電廠(chǎng)；穩(wěn)壓器電加熱器；工藝改進(jìn)；應(yīng)用

【Keywords】nuclear power plant； electric heater of the voltage regulator； process improvement； application

【中圖分類(lèi)號(hào)】TM623 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）07-0175-02

1 引言

穩(wěn)壓器是壓水堆核電站的關(guān)鍵設(shè)備之一， 主要起維持系統(tǒng)壓力的作用。目前， 多數(shù)壓水堆核電站穩(wěn)定運(yùn)行的系統(tǒng)壓力在1 5.4MPa左右，一旦偏離設(shè)計(jì)壓力就可能導(dǎo)致嚴(yán)重的事故。目前，核電廠(chǎng)穩(wěn)壓器電加熱器的壽命普遍要低于反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)壽命，這意味著在反應(yīng)堆運(yùn)行的壽期內(nèi)，會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)壓器電加熱器故障的問(wèn)題，必然會(huì)對(duì)故障電加熱器進(jìn)行更換檢修[1]。本文簡(jiǎn)要介紹近期電加熱器故障的案例，列舉出目前加熱器更換的檢修工藝及不足，提出了工藝改進(jìn)措施，順利完成在役核電廠(chǎng)電加熱器的更換工作，希望有一定的借鑒意義。

2 電加熱器故障案例分析

2.1 近期典型電加熱器故障案例

2012年5月，美國(guó)Fort Calhoun核電站1#機(jī)組穩(wěn)壓器26#電加熱器套管破裂，造成反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（RCS）壓力邊界損失。按照規(guī)定， 電廠(chǎng)向核管會(huì)上報(bào)了該事故。分析表明該電加熱器套管破裂根本原因是由于加熱器護(hù)套在制造過(guò)程中在其外表面產(chǎn)生較高殘余拉應(yīng)力。

2017年1月，中廣核某核電廠(chǎng)小修檢查發(fā)現(xiàn)63#加熱器及2#備用加熱器絕緣均為0.2MΩ，不滿(mǎn)足程序要求 （程序標(biāo)準(zhǔn)：>50MΩ）。小修期間對(duì)63#加熱器，使用備用電加熱器4#替代。經(jīng)指揮部討論決策，2018年3月在大修期間對(duì)2#和63#電加熱器按原設(shè)備制造方案進(jìn)行更換（EOMM推薦方案），即原焊接接頭形式不發(fā)生改變。

2.2 電加熱器故障的原因分析

穩(wěn)壓器電加熱器的故障主要集中在加熱器套管、焊縫和電氣故障等，其故障的主要原因和處理措施見(jiàn)表1。因此，電加熱器的更換和重新焊接套管是解決電加熱器故障的重要手段，選擇最合適的更換工藝是解決加熱器多種模式失效的關(guān)鍵。

3 電加熱器常用更換工藝概述及不足

3.1 電加熱器常用更換工藝概述

根據(jù)RESM標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，更換電加熱器工藝過(guò)程如下：①開(kāi)工見(jiàn)證件的焊接及無(wú)損檢測(cè)；②拆除防火保護(hù)裝置和房間門(mén)；③搭設(shè)R488房間內(nèi)腳手架和SAS；④拆除故障加熱器的電纜和散熱片；⑤切割故障加熱器及舊加熱器處理；⑥套管坡口加工及無(wú)損檢測(cè)；⑦交班見(jiàn)證件的焊接及無(wú)損檢測(cè)；⑧停運(yùn)EBA/EVC/EVR系統(tǒng)、停運(yùn)一回路開(kāi)口點(diǎn)的SAS風(fēng)機(jī)；⑨新加熱器的安裝、焊接；⑩焊縫的無(wú)損檢測(cè)、新加熱器的絕緣測(cè)量；散熱片的回裝、現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)；完工見(jiàn)證件的焊接及無(wú)損檢測(cè)。

3.2 常用更換工藝的不足

經(jīng)過(guò)電加熱器現(xiàn)場(chǎng)更換的實(shí)際驗(yàn)證，常用的更換工藝仍存在集體劑量過(guò)高、備件消耗量大、備件質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致返工等問(wèn)題，大致需改進(jìn)之處如下：

①現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境劑量率約1mSv/h，由于穩(wěn)壓器射線(xiàn)探傷、拆除散熱片、切割故障加熱器和焊接所要求的腳手架平臺(tái)高度均不同，會(huì)出現(xiàn)服務(wù)人員多次調(diào)整腳手架高度的情況，首次現(xiàn)場(chǎng)更換時(shí)腳手架調(diào)整達(dá)10次，極大地增加了服務(wù)人員集體劑量。

②中廣核某基地的大修中，由于電加熱器備件的焊縫質(zhì)量存在缺陷，導(dǎo)致焊后的無(wú)損檢測(cè)不合格，被迫重新進(jìn)行該根加熱器的更換工作，在工期、成本和集體劑量方面造成了較大的損失。

③由于開(kāi)工見(jiàn)證件和完工見(jiàn)證件焊接時(shí)，需要的套管備件數(shù)量較多，且套管的采購(gòu)周期長(zhǎng)、采購(gòu)成本高，套管備件數(shù)量不足是目前面臨的主要困難。

④在套管備件緊張的情況下，部分開(kāi)工見(jiàn)證件或完工見(jiàn)證件焊接無(wú)法正常進(jìn)行，那么在不違反規(guī)范的前提下，滿(mǎn)足法規(guī)要求前提下，取消開(kāi)工見(jiàn)證件或完工見(jiàn)證件的焊接，在減少套管使用量方面成效顯著。

4 電加熱器更換工藝的改進(jìn)及分析

針對(duì)常用更換工藝中的不足之處，檢修人員總結(jié)前期反饋，經(jīng)過(guò)多次專(zhuān)題討論和技術(shù)分析，進(jìn)行了相應(yīng)工藝改進(jìn)，降低了人員集體劑量，提高了備件利用率，降低了成本，現(xiàn)場(chǎng)效果良好。

4.1 腳手架調(diào)整次數(shù)過(guò)多的改進(jìn)

經(jīng)過(guò)優(yōu)化，穩(wěn)壓器在役檢查工作與散熱片的拆除工作共用1個(gè)腳手架平臺(tái)；該平臺(tái)的高度為：距離電加熱器尾部約為1.5m，方便拆除散熱片和在役檢查的進(jìn)行。

切割故障加熱器和焊接工作共用1個(gè)腳手架平臺(tái)，該平臺(tái)的高度為：距離加熱器焊縫約為1.7m，且在故障加熱器的正下方加一塊高約30cm的跳板。這樣即能解決兩項(xiàng)工作平臺(tái)高度需求不一致的問(wèn)題，又可減少調(diào)整次數(shù)，滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)工作。最后，搭設(shè)腳手架平臺(tái)過(guò)程中要求相關(guān)專(zhuān)業(yè)工作負(fù)責(zé)人務(wù)必現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，減少溝通失效導(dǎo)致的重復(fù)性工作。

通過(guò)上述三點(diǎn)的改進(jìn)，在大修實(shí)施過(guò)程中，服務(wù)人員僅需調(diào)整一次腳手架，相比于最初的調(diào)整約10次，極大地降低了服務(wù)人員集體劑量。

4.2 加熱器備件無(wú)損檢測(cè)的優(yōu)化

在某次大修中對(duì)25#電加熱器進(jìn)行更換，新加熱器安裝焊接后，射線(xiàn)檢查發(fā)現(xiàn)，評(píng)片中電加熱元件S3焊縫存在異常顯示，S3焊縫是在電加熱元件生產(chǎn)廠(chǎng)家完成焊接，且該S3焊縫屬于一回路壓力邊界；經(jīng)討論決策實(shí)施重新更換25#電加熱器。該次返工，增加人員集體劑量增加約3mSv.人，重做交班見(jiàn)證件增加了套管備件的使用量，以及增加了人力的投入。

在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)工前增加一道工序：對(duì)電加熱器的備件進(jìn)行滲透檢查和射線(xiàn)探傷。從源頭上避免由于加熱器備件本身的焊縫缺陷，造成返工等不必要的損失。

4.3 提高套管備件的利用率

由于套管的成本較高、采購(gòu)周期長(zhǎng)，且每次開(kāi)工和完工見(jiàn)證件的套管需求量大（開(kāi)工見(jiàn)證件需8根套管、交班見(jiàn)證件需2根套管，完工見(jiàn)證件需8根套管），因此可以從備件重復(fù)利用的角度優(yōu)化工藝。根據(jù)程序要求，焊接后的四對(duì)開(kāi)工見(jiàn)證件，有兩對(duì)做射線(xiàn)檢測(cè)，有兩對(duì)做理化試驗(yàn)，由于焊縫的熱影響區(qū)僅為5mm左右，且射線(xiàn)檢測(cè)對(duì)見(jiàn)證件無(wú)任何破壞。

因此有兩對(duì)開(kāi)工見(jiàn)證件的套管可以重復(fù)利用，僅通過(guò)切割工具、坡口工具將焊縫附近的熱影響區(qū)切除并加工坡口即可。同理，有兩對(duì)完工見(jiàn)證件套管可以重復(fù)利用，有一對(duì)交班見(jiàn)證件套管可重復(fù)利用。綜上所述，通過(guò)該工藝的優(yōu)化，套管備件的重復(fù)利用率為56%。

4.4 合理降低見(jiàn)證件的焊接頻率

根據(jù)RSEM規(guī)范_1997版（2005修訂版）中S7821條款，“對(duì)于屬于使用同一工藝評(píng)定的對(duì)接環(huán)焊縫數(shù)量少于三個(gè)部件的維修操作，如果無(wú)損檢驗(yàn)?zāi)鼙ＷC焊縫的質(zhì)量，除非營(yíng)運(yùn)單位特別要求的情況下，則不需焊接見(jiàn)證件，但是不管哪個(gè)現(xiàn)場(chǎng)，每10條焊縫每年至少焊接1個(gè)見(jiàn)證件[1]?！?/p>

因此在獲得業(yè)主方允許的前提下，當(dāng)焊縫數(shù)量少于三個(gè)，可以免做開(kāi)工或完工見(jiàn)證件，可從根源上減少套管備件的使用量。

5 電加熱器更換新工藝的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

經(jīng)過(guò)優(yōu)化的更換工藝，通過(guò)大修中現(xiàn)場(chǎng)更換兩根加熱器的驗(yàn)證，效果良好，不僅項(xiàng)目的費(fèi)用遠(yuǎn)低于國(guó)外公司的報(bào)價(jià)，而且更換后的電加熱器射線(xiàn)探傷、絕緣檢查一次性合格，未出現(xiàn)任何安全、質(zhì)量和FME事件，獲得大修指揮部的通報(bào)表?yè)P(yáng)。使用優(yōu)化后的工藝進(jìn)行電加熱器更換，不僅為公司節(jié)約了大量的經(jīng)費(fèi)， 更重要的是提高了電站的安全性能。

【參考文獻(xiàn)】

【1】唐俐.穩(wěn)壓器下封頭與加熱套管的焊接工藝試驗(yàn)及應(yīng)用[J].壓力容器， 2004， 21（11）： 42-45.