管道彎管工藝在核電廠的應用研究

申伽奇

摘 要：核電廠建設當中，必須要注重管道設計工作，其中彎管工藝在管道設計中具有重要意義。彎管工藝可以有效改善管道形狀、施工走向，具有阻力小、耐壓強、伸縮性好等優(yōu)勢?；诖?，本文首先提出彎管工藝原理，進而探究彎管工藝在核電廠管道施工中的應用。

關鍵詞：彎管工藝;核電廠;應用;工藝原理

引言

核電廠建設中的施工工藝十分復雜，其中涵蓋了管道、設備兩個主要部分，特別是管道設施可以輸送流體物質(zhì)，良好的管道體系可以保證核電廠運行安全性、穩(wěn)定性，這就需要全面提升核電廠的管道施工質(zhì)量。核電廠管道設計要結(jié)合工程運行實際要求、空間布局、熱膨脹效益等藝術，在管道設計中難免不會碰到管道走向改變的情況。在過去，想要改變管道走向必須要采用彎頭技術，但存在著一定局限性，如改變管道走向容易泄漏、工藝難度大等，這也促進了彎管工藝的形成。

1.彎管工藝原理

彎管工藝可以劃分為熱彎管、冷彎管，其中熱彎管主要是采用感應加熱彎管，也就是通過測量手段找到管子加熱點，通過高頻電源加熱管道周圍方向的狹窄地帶，讓彎管溫度提升到可彎曲條件，并逐漸緩慢的推進，這樣在管子加熱區(qū)受到彎矩作用影響，會讓加熱區(qū)讓管子沿著預設軌道推動，產(chǎn)生具備一定曲率半徑、角度的彎管，為了控制角度與半徑參數(shù)標準，要在預熱前制作好標準規(guī)格的胎具，從而實現(xiàn)彎管加工。冷彎管制作是在一定溫度下，將管子沿著胎具逐漸向外拖拽，在此過程中會逐漸形成角度和曲率半徑，整個加工流程無需加熱，在不改變材料組織結(jié)構前提下，可以有效降低資源消耗量。

2.彎管工藝在核電廠應用研究

2.1 彎管設計

在核電廠設計當中，必須要結(jié)合核電廠管道系統(tǒng)情況，確定核電廠管道設計理念。結(jié)合RCC-M、ASME設計標準，保證設計質(zhì)量，提高核電廠運行的穩(wěn)定性、安全性。其中，RCC-M設計標準更加嚴格，設計中從最小壁厚、橢圓度、壁厚減薄量展開技術操作，可以保證彎管整體質(zhì)量[1]。ASME規(guī)定了最小厚壁、橢圓度標準。兩個標準技術規(guī)范有一定差異，在數(shù)據(jù)層面上RCC-M更加豐富、全面，符合當今核電廠建設操作規(guī)范，但實際還要根據(jù)現(xiàn)場實際狀況選擇標準。兩個設計指標都實現(xiàn)了技術常態(tài)化，提出了管道彎曲最小壁厚參考值，二者也都提出了統(tǒng)一的驗收標準。

2.2 彎管的實際應用

核電廠施工管道設計工作非常多，由于要傳出大量的管道物質(zhì)，因此必須要做好管道設計工作，從而滿足核電廠的運行要求。通常情況下，在設計核電廠管道中，要做好施工現(xiàn)場調(diào)研工作，在相同條件下，能使用彎管的部分絕不使用彎頭，利用彎管平滑性可以降低液體流動阻礙，還可以減少焊接數(shù)量，確保管道體系的密封性、安全性。在實際應用中，需要結(jié)合現(xiàn)場實際情況選擇好施工工藝。針對間直徑不足60.3mm管道必須要采用彎管工藝，結(jié)合實際設計方案，確定加工參數(shù)。為了保證液體的傳輸效果，要做好45°、90°曲率管道設計，可以采用標準彎頭或彎管，要根據(jù)流體傳輸狀況合理選擇，確保可以達到核電廠使用需求。

為了保證管道工程施工質(zhì)量，握過提出了核電廠管道布置標準，在彎管施工工藝標準中表明，彎管曲率半徑為5.0D以上，則彎頭彎曲半徑在1.0-1.5D之間[2]。要根據(jù)核電廠占地面積設置管道轉(zhuǎn)彎設計，盡可能減少彎曲設計量。管道設計、安裝要事先考量核島內(nèi)置空間，此時多數(shù)是采用彎頭。新時期下，科學技術的發(fā)展與突破，大口徑彎管彎曲半徑通常在3D以上，可以滿足決案核電廠管道工程使用要求，并且當今彎管應用條件不斷放寬，技術更加全面，彎管工藝效益也變得愈加明顯，保證了管道工程施工效果。

2.3彎管工藝應用優(yōu)勢

核電廠施工工藝尤為復雜，為了確保核電廠管道工程持續(xù)進行，要設計合理的施工方案，做好管道布局，滿足核電廠傳輸要求。在核電廠施工中，條件允許條件下都是采用彎管工藝，可以保證核電廠管道系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。彎管工藝在實際應用中效益非常好，相比彎頭工藝來說，其主要優(yōu)勢表現(xiàn)在：

（1）安全性高。核電廠管道設計中，要提前做好管道設計，包括彎管規(guī)格、彎管數(shù)量。彎頭要對兩側(cè)進行焊接，保持密封性。彎管設計可以有效減少焊縫數(shù)量，不僅能夠降低人、財、物消耗量，還可以提升安全等級，保證物質(zhì)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。這是由于焊縫區(qū)在運行中會受到自然環(huán)境影響出現(xiàn)質(zhì)量問題，這也是彎管安全性能高的重要原因。

（2）減少流動阻力。彎管相比彎頭的曲率更大，因此可以提升管道內(nèi)部液體流動速率。同時根據(jù)不同液體性質(zhì)差異，還可以有效降低流體運行方向?qū)艿辣诘牟粩鄾_刷，減少液體沖擊產(chǎn)生的振動，保證物質(zhì)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。結(jié)合管道彎曲和彎曲半徑應力關系（正比關系），而彎管施工主要是為了減少阻力，保證液體流動的穩(wěn)定性，不同液體的重力、壓強不同，為了降低阻力，必須要做好彎管設計，這樣管內(nèi)液體可以保持勻速流動，減少管道液體流動阻力，有助于提高核電廠的整體運行效益。結(jié)合數(shù)據(jù)分析表明，90°彎頭局部阻力系數(shù)為0.25，90°彎管局部阻力為0.2，阻力降低效益較為明顯[3]。

（3）降低施工成本。核電廠建設必須要能夠保證運行安全，同時還要營造良好的經(jīng)營情況。在施工安全檢查中，其檢測重點就是焊縫質(zhì)量檢查。使用彎管工藝，在后期使用、維護當中可以減少焊縫檢驗工作量，降低運維成本，特別是在檢驗當中采用無損檢測技術可以進一步降低工作量，在不斷降低經(jīng)營成本基礎上實現(xiàn)更多的運營價值。

2.4 彎管驗收

彎管驗收除了要滿足彎管設計標準之外，還需要滿足彎管驗收標準，RCC-M和ASME中對彎管成形提出了標準要求。其中，ASME僅對成形后橢圓度、最小壁厚度尺寸提出了具體要求，RCC-M除了的提出了與ASME相同的驗收要求外，還額外增加了不同RCC-M等級彎管成形前后的無損檢測要求，因此RCC-M的驗收標準更加具體、更加細致，推薦采用RCC-M驗收標準來保證核電廠工程的建設安全[4]。

在無損檢測當中，需要從兩個方面出發(fā)：（1）成形前無損檢測。要對試件進行目視檢查和尺寸檢查，確保滿足設計文件規(guī)定標準要求。針對需要成形操作區(qū)域采用液體滲透試驗方案。（2）成形后無損檢驗。要對成形區(qū)域進行目測和尺寸測量檢查，保證成形后可以滿足設計方案標準。同時，在彎管內(nèi)彎曲半徑范圍存在的褶皺情況，要測量褶皺峰頂、谷底之間的間距，并且不得超過直徑規(guī)格的3%、不超過相鄰峰頂間距的1/12。圓度偏差不得超過8%。

結(jié)束語

綜上所述，彎管技術在長期發(fā)展中不斷改進，在核電廠領域的應用也愈加廣泛。核電廠彎管技術除了能夠減少焊縫數(shù)量，同時也可以保障核電廠管道工程運行安全，減少了檢測工作量，降低了人、財、物的損耗，這對提升核電廠運行效益有著重要意義。彎管加工主要是在車間進行，還要有生產(chǎn)工藝、制度層面的保證，這也是彎管等產(chǎn)品發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻

[1]劉加志. 彎管工藝在核電廠管道設計中的應用[J]. 內(nèi)燃機與配件， 2017（24）：34-35.

[2]趙仲江. 彎管工藝在核電廠的應用研究[J]. 化工管理， 2017（23）：101-103.

[3]段靈利. 關于核電廠管道設計中彎管工藝的應用探析[J]. 科技創(chuàng)新與應用， 2018， 253（33）：120-121.

[4]王磊， 王增琛， 程超， 等. 管道彎管工藝在核電廠的應用分析[J]. 華電技術， 2015， v.37;No.278（09）：105-106.