核電站核島管路沖洗方式分析

羅 靜

中國(guó)核工業(yè)二三建設(shè)有限公司連云港項(xiàng)目部 江蘇 連云港 222000

為滿足系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行前管道的清潔度要求，清除流體系統(tǒng)內(nèi)雜質(zhì)，從而避免對(duì)相關(guān)部分和機(jī)械部件引起危害，根據(jù)系統(tǒng)清潔度等級(jí)和系統(tǒng)介質(zhì)的不同，需要選擇合適的沖洗方式[2]。核電站核島管路沖洗方式通常采用高壓水沖洗、重力水沖洗、系統(tǒng)沖洗、循環(huán)沖洗等單一或多種相結(jié)合的方式?jīng)_洗[3]。

1 常用水沖洗方式的介紹

高壓水沖洗指利用高壓泵對(duì)水升壓，高壓水通過(guò)特制的噴頭噴出，對(duì)準(zhǔn)物體表面進(jìn)行噴灑達(dá)到清潔目的，同時(shí)利用水的反作用力推動(dòng)特制噴頭在管道內(nèi)帶動(dòng)輸水軟管移動(dòng)，從而使高壓水軟管沿被沖洗管道延伸，達(dá)到清潔管道系統(tǒng)的目的；重力水沖洗指利用水的重力對(duì)管道沖洗。重力水沖洗是有兩種沖洗方法：一是在封閉的管道中，先從系統(tǒng)高點(diǎn)進(jìn)水，把要沖洗的管道注滿水，從高到低依次的排水來(lái)達(dá)到?jīng)_洗目的；二是利用管道系統(tǒng)儲(chǔ)罐中的水沖洗管道。這種方法主要沖洗罐到泵之間的管道；

系統(tǒng)沖洗指利用系統(tǒng)泵的動(dòng)力對(duì)系統(tǒng)管道沖洗，系統(tǒng)沖洗所選用介質(zhì)一般是根據(jù)管道系統(tǒng)的介質(zhì)類型來(lái)確定的；

循環(huán)沖洗指循環(huán)沖洗是系統(tǒng)沖洗的一種，利用系統(tǒng)泵作為沖洗的動(dòng)力源，沖洗回路內(nèi)安裝臨時(shí)過(guò)濾器，通過(guò)水在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行沖刷，達(dá)到清潔系統(tǒng)的目的，循環(huán)沖洗方式多適用于管道系統(tǒng)動(dòng)設(shè)備、靜設(shè)備連成一體，形成一個(gè)封閉的“環(huán)”，即形成一個(gè)封閉的回路。

2 參考核電項(xiàng)目采用的沖洗方式對(duì)比

為了說(shuō)明不同核電項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中所采用的不同沖洗方式的優(yōu)缺點(diǎn)，本文選取了廣東嶺澳核電站一期工程和江蘇連云港田灣核電站一期工程中核島安裝管道沖洗工作進(jìn)行對(duì)比，采用的沖洗方式如表1所示。

表1 沖洗方式對(duì)比表

從沖洗的方式來(lái)看，廣東嶺澳核電站一期工程和江蘇連云港田灣核電站一期工程的相同之處是都采用了重力水沖洗和循環(huán)沖洗；不同之處是一個(gè)采用高壓水沖洗，一個(gè)采用系統(tǒng)沖洗。因此，本文將重點(diǎn)對(duì)高壓水沖洗和系統(tǒng)沖洗兩種沖洗方式展開(kāi)分析。

圖1 管道沖洗原理圖

圖2 現(xiàn)場(chǎng)沖洗圖

3 高壓水沖洗和系統(tǒng)沖洗對(duì)比分析

為了分析兩種沖洗方式的優(yōu)缺點(diǎn)，下面將從沖洗質(zhì)量、沖洗進(jìn)度、沖洗成本三個(gè)視角進(jìn)行比對(duì)。

3.1 沖洗質(zhì)量對(duì)比分析

首先，高壓水沖洗最早使用在工業(yè)煉油和食品煉油檢修階段對(duì)熱交換器的清潔，利用高壓水沖洗熱交換器排管內(nèi)部的油垢，相比系統(tǒng)沖洗，沖洗質(zhì)量有較大優(yōu)勢(shì)。但核電站所有的管道從預(yù)制到安裝，內(nèi)部只有微量的灰塵和打磨的鐵屑，一般情況下，利用系統(tǒng)沖洗已能夠滿足系統(tǒng)清潔度的要求。其次，由于高壓水沖洗屬于分段沖洗，管道長(zhǎng)度不能大于20米，沖洗管段內(nèi)的彎頭數(shù)量有限制（90°彎頭最多不超過(guò)5個(gè)），且高壓水沖洗不能跨越閥門，預(yù)留焊口較多，給系統(tǒng)留下較大的異物風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)田灣核電站一期工程兩臺(tái)機(jī)組的施工驗(yàn)證，系統(tǒng)沖洗完全能夠滿足系統(tǒng)運(yùn)行的水質(zhì)需要。但是由于系統(tǒng)沖洗同樣需要保留大量的節(jié)流孔板、流量孔板、沖洗保留焊口，這些保留項(xiàng)的焊接也給系統(tǒng)清潔產(chǎn)生了一定難度。田灣核電站一期工程1號(hào)機(jī)組沖洗工作結(jié)束后，陸續(xù)接到業(yè)主反饋，系統(tǒng)調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)還存有水溶紙、打磨的鐵屑和破布等，這些異物的發(fā)現(xiàn)主要就是保留項(xiàng)（402個(gè)節(jié)流孔板、132個(gè)流量孔板和416臺(tái)調(diào)節(jié)閥共計(jì)約1900道焊口）焊接造成的。為保證系統(tǒng)沖洗質(zhì)量，在2號(hào)機(jī)組建設(shè)時(shí)總結(jié)了1號(hào)機(jī)組的經(jīng)驗(yàn)，在以下幾個(gè)方面做出了改進(jìn)：一是在安裝階段和系統(tǒng)沖洗/試壓后保留項(xiàng)恢復(fù)階段，嚴(yán)格控制水溶紙用量，并重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)水溶紙的安裝檢測(cè)；二是在安裝階段全面控制管道內(nèi)部清潔度及防異物；三是不銹鋼管道在沖洗前浸泡24小時(shí)，讓水溶紙充分溶解便于沖洗；四是系統(tǒng)沖洗結(jié)束后，臨時(shí)過(guò)濾器先不恢復(fù)，等其它保留項(xiàng)恢復(fù)后在沖洗一次，合格后再恢復(fù)臨時(shí)過(guò)濾器。通過(guò)以上的改進(jìn)，2號(hào)機(jī)組系統(tǒng)沖洗質(zhì)量得到了較為明顯的提高。

以上分析可以發(fā)現(xiàn)，高壓水沖洗在核島安裝過(guò)程中，存在沖洗標(biāo)準(zhǔn)過(guò)高、沖洗限制條件較多等不利條件，而系統(tǒng)沖洗方法經(jīng)過(guò)2號(hào)機(jī)組經(jīng)驗(yàn)總結(jié)改進(jìn)后，較高壓水沖洗更優(yōu)。

3.2 沖洗進(jìn)度對(duì)比分析

廣東嶺澳核電站一期核島管道安裝工程沖洗工作高峰時(shí)用工人數(shù)為80人，沖洗工期為14個(gè)月。江蘇連云港田灣核電站一期核島管道安裝工程沖洗工作高峰時(shí)分兩個(gè)階段：1號(hào)機(jī)組沖洗工作高峰時(shí)用工人數(shù)近100人，2號(hào)機(jī)組沖洗工作高峰時(shí)用工人數(shù)近70人，兩臺(tái)機(jī)組沖洗高峰期各占4個(gè)月。

廣東嶺澳核電站屬于M310機(jī)型，核島管道設(shè)計(jì)成熟，沖洗工作與安裝工作并行，沖洗/試壓工作較為集中，大大縮短了施工周期。在高壓水沖洗施工方案確定之后，安裝人員容易掌握管道的斷口位置，管道安裝時(shí)不會(huì)出現(xiàn)由于安裝和沖洗試壓工作之間的協(xié)調(diào)不利而造成大量返工的情況發(fā)生。但是高壓水沖洗也存在影響施工進(jìn)度的因素：一是高壓水沖洗是分段沖洗，預(yù)留焊口較多，給焊口組對(duì)及焊接（充氬）帶來(lái)了很大的困難。二是高壓水沖洗受射線影響，高壓水沖洗周期較長(zhǎng)，導(dǎo)致管道安裝無(wú)法正常進(jìn)行。

江蘇連云港田灣核電站一期工程沖洗工作因受俄羅斯法規(guī)及俄羅斯沖洗大綱的影響，安裝階段的沖洗與調(diào)試階段的沖洗合并在一起。從表面上看給施工帶來(lái)很大的難度，投入了很大的人力。其實(shí)仔細(xì)回顧田灣核電站1號(hào)機(jī)組和2號(hào)機(jī)組的沖洗工作，在田灣核電站1號(hào)機(jī)組沖洗時(shí)投入近100人，看起來(lái)投入的人力很多，其實(shí)大部分的人力都用在開(kāi)關(guān)閥門上（因當(dāng)時(shí)大部分電動(dòng)閥沒(méi)有調(diào)試好），在安全系統(tǒng)沖洗時(shí)每天必須保證有60人開(kāi)關(guān)閥門。但在田灣核電站2號(hào)機(jī)組沖洗時(shí)，因閥門調(diào)試提前介入，給沖洗工作創(chuàng)下良好條件，2號(hào)機(jī)組沖洗時(shí)僅投入了不到70人，這部分人員的工作不局限于沖洗/試壓，還在沖洗/試壓間歇期進(jìn)行系統(tǒng)色環(huán)標(biāo)牌的安裝，大大提高用工效率。另外從管道工作量上看，田灣核電站1、2號(hào)機(jī)組輔助管道各有8萬(wàn)多米，每個(gè)島的沖洗工期只用了4個(gè)月（指高峰期），相比之下，田灣核電站一期的系統(tǒng)沖洗方式比嶺澳核電站的高壓水沖洗方式更省時(shí)。

3.3 沖洗成本對(duì)比分析

3.3.1 人工成本分析

沖洗成本從人力、設(shè)備投入兩個(gè)方面進(jìn)行分析，從分析結(jié)果看，很明顯高壓水沖洗成本較高。

在沖洗進(jìn)度分析中我們可以了解到，嶺澳核電站一期兩臺(tái)機(jī)組高壓水沖洗使用人工約為：80人×14月×25天/月=2.8萬(wàn)工日，田灣核電站1、2號(hào)機(jī)組系統(tǒng)沖洗（高峰期）使用人工約為：（100+70）人×4月×25天/月=1.7萬(wàn)工日。但上述人工不具備直接可比性，需考慮以下三點(diǎn)：

第一、田灣核電站一期系統(tǒng)沖洗實(shí)際上是將安裝和調(diào)試階段的沖洗工作合并進(jìn)行，為此需在安裝階段做好清潔安裝以保證安裝階段的清潔度，因此在管道安裝階段需增加大量人力清潔管道。因此，田灣核電站一期工程總的沖洗人工參照1號(hào)機(jī)組進(jìn)行修正，總?cè)斯椋?00人×8月×25天/月=2萬(wàn)工日；

第二、高壓水沖洗只適用于大于等于3''的不銹鋼管道，嶺澳核電站一期進(jìn)行高壓水沖洗的管道不足2萬(wàn)米，而田灣核電站一期工程兩臺(tái)機(jī)組共有4萬(wàn)多米大于3''的不銹鋼管道?？梢钥闯?，田灣核電站一期系統(tǒng)沖洗方式使用較少的人工沖洗了相對(duì)嶺澳核電站更多的工程量；

第三、高壓水沖洗只是安裝階段的清潔，安裝完成后，仍需安排人力配合調(diào)試方進(jìn)行系統(tǒng)循環(huán)沖洗，安裝各類臨時(shí)裝置。而采用系統(tǒng)沖洗方式?jīng)_洗完成后，只需要保留沖洗臨時(shí)裝置（臨時(shí)過(guò)濾器和濾網(wǎng)等），并安排少量人員配合檢漏即可。

參考使用人工并對(duì)差異性進(jìn)行分析可以得出結(jié)論，系統(tǒng)沖洗方式比高壓水沖洗方式明顯節(jié)省人工。

3.3.2 設(shè)備成本分析

高壓水沖洗需采購(gòu)專用的高壓水沖洗泵，一套設(shè)備價(jià)格約為45.6萬(wàn)元，配套高壓水龍帶和噴頭，而系統(tǒng)沖洗方式采用的普通離心泵一套設(shè)備價(jià)格僅為0.9萬(wàn)元，明顯較高壓水沖洗用設(shè)備成本低（上述價(jià)格為同期購(gòu)買價(jià)）。

3.3.3 其他綜合對(duì)比分析

以上兩種沖洗方式對(duì)人員的需求、安全性、工機(jī)具的配備以及技術(shù)文件的準(zhǔn)備也存在較大的差異。由于高壓水沖洗專業(yè)性強(qiáng)，且高壓沖洗危險(xiǎn)性較大，因此從事高壓水沖洗的作業(yè)人員必須經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)，并獲得授權(quán)后方可上崗。系統(tǒng)沖洗較高壓水沖洗安全，只需針對(duì)沖洗操作要求、沖洗流程、安全注意事項(xiàng)進(jìn)行培訓(xùn)后即可上崗。高壓水沖洗需配備專業(yè)工機(jī)具，包括高壓泵、高壓水龍帶等，系統(tǒng)沖洗方式利用系統(tǒng)泵，只有部分特殊系統(tǒng)需配備臨時(shí)泵。此外，需在沖洗管路上安裝臨時(shí)過(guò)濾器、盲板等臨時(shí)裝置，并需在參與沖洗的系統(tǒng)泵入口安裝臨時(shí)濾網(wǎng)以保證設(shè)備安全。從文件角度分析，系統(tǒng)沖洗方式同樣較高壓水沖洗方式易于執(zhí)行。高壓水沖洗前，必須具備可執(zhí)行狀態(tài)的高壓水沖洗程序、沖洗保留項(xiàng)清單、可執(zhí)行狀態(tài)的沖洗質(zhì)量計(jì)劃和記錄表格、設(shè)計(jì)院提供的適用于高壓水沖洗前管道符合性檢查用升版圖紙，如果無(wú)法提供適用的升版圖紙，高壓水沖洗將無(wú)法執(zhí)行。系統(tǒng)沖洗前，必須具備設(shè)計(jì)院提供的系統(tǒng)沖洗大綱、根據(jù)沖洗大綱編制的可執(zhí)行的系統(tǒng)沖洗程序、參與系統(tǒng)沖洗管道的清潔安裝記錄、保留項(xiàng)目清單。

綜合上述分析，可以得出結(jié)論：系統(tǒng)沖洗較高壓水沖洗在進(jìn)度、成本及可操作性上均具有優(yōu)勢(shì)，在沖洗質(zhì)量上也同樣能滿足核電建設(shè)各項(xiàng)技術(shù)要求。在后續(xù)實(shí)施過(guò)程中，建議采用江蘇連云港田灣核電站一期工程施工經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)安裝階段的清潔度控制，執(zhí)行清潔安裝。