CPR1000核電機(jī)組壓力容器水壓試驗(yàn)實(shí)施過(guò)程概述

趙博文 趙偉華 李茂超 謝劍芳 張鼎超 江奎融

(蘇州熱工研究院有限公司深圳分公司 廣東深圳 518000)

核電廠(chǎng)壓力容器工作在高壓、高溫、放射性等惡劣條件下，對(duì)壓力容器的密封性和完整性產(chǎn)生巨大考驗(yàn)，容器水壓試驗(yàn)是驗(yàn)證壓力容器在連續(xù)承壓狀態(tài)下的密封性和完整性的重要在役檢查方法，對(duì)于保障承壓容器設(shè)備的安全性和可靠性起到重要作用。CPR1000核電機(jī)組容器水壓試驗(yàn)涉及核安全2 級(jí)、3 級(jí)部件，在核電廠(chǎng)工作過(guò)程管理上對(duì)工作的質(zhì)量、安全標(biāo)準(zhǔn)要求高，其主要工作階段包含試驗(yàn)前期工作準(zhǔn)備、試驗(yàn)實(shí)施過(guò)程、試驗(yàn)完工整理等。本文將對(duì)壓力容器水壓試驗(yàn)實(shí)施的關(guān)鍵步驟進(jìn)行重點(diǎn)介紹，為CPR1000 核電機(jī)組壓力容器水壓試驗(yàn)工作過(guò)程管理提供參考[1]。

1 現(xiàn)場(chǎng)方案核實(shí)

完善的實(shí)施方案能夠減少影響水壓試驗(yàn)正常執(zhí)行的失效點(diǎn)，同時(shí)也能降低現(xiàn)場(chǎng)的工作量。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)方案核實(shí)前，首先需根據(jù)已有工作程序在流程圖上進(jìn)行方案標(biāo)注。如果是首次實(shí)施的試驗(yàn)，應(yīng)結(jié)合設(shè)備圖、流程圖、等軸圖去進(jìn)行方案制訂。在流程圖上標(biāo)注好邊界、臨時(shí)特殊裝置（Temporary Special Device，TSD）的安裝位置后，應(yīng)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)一步核實(shí)方案的可行性和必需的先決條件。主要需要現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)的重點(diǎn)如下。

1.1 確認(rèn)排氣點(diǎn)、排水點(diǎn)

確認(rèn)試驗(yàn)容器的排氣點(diǎn)是否為最高點(diǎn)、排水點(diǎn)是否為最低點(diǎn)，以確保充水時(shí)能夠排盡容器內(nèi)空氣與試驗(yàn)結(jié)束后能夠排空容器內(nèi)試驗(yàn)介質(zhì)；對(duì)于大口徑或長(zhǎng)度稍長(zhǎng)的管道，還需在這些管道上設(shè)置排氣點(diǎn)或排水點(diǎn)；在核實(shí)排水點(diǎn)時(shí)，必須確認(rèn)排水的路徑，以確保后續(xù)在進(jìn)行排水時(shí)能夠順利實(shí)施與進(jìn)行水位監(jiān)視，避免跑水[2]。

1.2 先決條件核實(shí)

先決條件的核實(shí)，主要分為兩個(gè)部分：一是確認(rèn)容器本體檢查范圍是否都可達(dá)，是否需要拆除保溫、搭設(shè)腳手架；二是核實(shí)TSD 安裝位置的部位是否都具備拆除條件，同時(shí)確認(rèn)是否需要拆除保溫、搭設(shè)腳手架、搭設(shè)污染場(chǎng)地或負(fù)壓工作間（SAS）。核實(shí)TSD 安裝位置時(shí)，還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注是否有足夠的空間進(jìn)行TSD安裝，對(duì)于部分空間狹窄而無(wú)法確定的位置，應(yīng)記錄下現(xiàn)場(chǎng)的空間尺寸數(shù)據(jù)，并進(jìn)行校核。如果因現(xiàn)場(chǎng)空間限制而無(wú)法進(jìn)行TSD 安裝的，則應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)方案修改或TSD優(yōu)化。

1.3 TSD安裝核實(shí)

確認(rèn)TSD 的安裝位置后，還應(yīng)對(duì)TSD 的尺寸進(jìn)行校核。一般來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)設(shè)備圖和等軸圖確認(rèn)安裝位置的尺寸數(shù)據(jù)，大部分為標(biāo)準(zhǔn)件；但也存在部分為非標(biāo)件，如泵進(jìn)出口法蘭、逆止閥兩端的法蘭，有可能為非標(biāo)法蘭。而且由于設(shè)備數(shù)據(jù)不全，也無(wú)法通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行確認(rèn)。此時(shí)需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量，以確認(rèn)具體的尺寸數(shù)據(jù)。此外，上游圖紙的數(shù)據(jù)有可能與現(xiàn)場(chǎng)存在差異，在現(xiàn)場(chǎng)踩點(diǎn)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行測(cè)量核實(shí)，以確保準(zhǔn)備的TSD能夠與系統(tǒng)相匹配。

1.4 其他

現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)除了以上幾點(diǎn)，也應(yīng)關(guān)注風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，如輻射風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)、作業(yè)空間情況、熱點(diǎn)等。

2 先決條件實(shí)施

2.1 腳手架

作業(yè)地點(diǎn)缺少能站人的固定作業(yè)平臺(tái)，且登高車(chē)、梯子等移動(dòng)登高設(shè)施難以使用或難以滿(mǎn)足作業(yè)要求時(shí)，應(yīng)搭制腳手架（如圖1 所示）；水壓試驗(yàn)拆裝安全閥、安裝TSD、起重吊裝、搭設(shè)SAS（如圖2 所示）、鋪設(shè)防火布、搭設(shè)圍欄等，需要使用腳手架作為高空平臺(tái)或支撐錨點(diǎn)。腳手架需求，應(yīng)由準(zhǔn)備工程師提通知單給服務(wù)專(zhuān)業(yè)，并且搭設(shè)完成后應(yīng)由服務(wù)專(zhuān)業(yè)、使用專(zhuān)業(yè)共同簽字驗(yàn)收后方可投用。注意在試驗(yàn)完成后，應(yīng)及時(shí)通知服務(wù)專(zhuān)業(yè)拆除腳手架。

圖1 腳手架現(xiàn)場(chǎng)圖示

圖2 SAS現(xiàn)場(chǎng)圖示

腳手架相關(guān)要點(diǎn)如下。（1）起重用腳手架需搭設(shè)在被吊物正上方：如APG001/002RF、TEP001/002DZ/EX、SAP001/002BA 等容器。（2）TEG008/009/010/011BA 腳手架高于5 m，提醒腳手架工作負(fù)責(zé)人應(yīng)設(shè)置防墜器。（3）腳手架不能擋住人孔門(mén)、封頭法蘭等，以致影響開(kāi)關(guān)孔與目視檢查。（4）腳手架不能擋住焊口、需要拆裝的法蘭、設(shè)備等，以至于影響TSD拆裝。（5）狹小區(qū)域裸露架子管需包裹，避免傷人。

2.2 SAS與場(chǎng)地

SAS：負(fù)壓工作間。放射性容器、管線(xiàn)開(kāi)口需要搭設(shè)SAS。SAS 需求應(yīng)由準(zhǔn)備工程師提通知單給服務(wù)專(zhuān)業(yè)，并在搭設(shè)完成后由服務(wù)專(zhuān)業(yè)、工作負(fù)責(zé)人、輻射防護(hù)三方驗(yàn)收后方可投用[3]。

污染場(chǎng)地：使用紅色塑料布和污染場(chǎng)地警示帶鋪設(shè)的場(chǎng)地，用于放置污染工器具、TSD等?，F(xiàn)場(chǎng)工作完成后應(yīng)及時(shí)通知服務(wù)專(zhuān)業(yè)工作負(fù)責(zé)人拆除SAS或污染場(chǎng)地。

SAS、污染場(chǎng)地相關(guān)要點(diǎn)如下：（1）放射性管線(xiàn)切割、打磨需設(shè)置氣源、風(fēng)機(jī)（過(guò)濾放射性物質(zhì)、避免擴(kuò)散）；（2）SAS 內(nèi)管線(xiàn)需用紅布包裹；（3）SAS 高度須大于工作人員站立高度；（4）人員進(jìn)入SAS 應(yīng)穿戴好附加防護(hù)用品，紙衣、塑料鞋套、乳膠手套、呼吸防護(hù)用品。若涉及切割、打磨，則應(yīng)佩戴氣面罩；涉及焊接作業(yè)則應(yīng)佩戴全面罩；（5）斷開(kāi)氣源后氣管接頭應(yīng)使用白膠布做好有效包裹，防止氣管接頭沾污引發(fā)人員內(nèi)污染；（6）進(jìn)入污染場(chǎng)地工作需結(jié)合實(shí)際工作與輻射防護(hù)要求穿戴附加防護(hù)用品；（7）污染區(qū)人員出入的過(guò)渡區(qū)布置應(yīng)盡量寬敞，避免人員站立不穩(wěn)踩出過(guò)渡區(qū)；（8）SAS、污染場(chǎng)地須遵守輻射防護(hù)規(guī)定，定期巡檢，開(kāi)展污染普查并記錄。

2.3 保溫

水壓試驗(yàn)拆裝法蘭、切割、打磨管線(xiàn)、安裝TSD、容器檢查等需要拆除管線(xiàn)或容器保溫，準(zhǔn)備工程師提通知單給服務(wù)專(zhuān)業(yè)。工作完成后及時(shí)提醒拆裝保溫工作負(fù)責(zé)人回裝保溫。

保溫相關(guān)要點(diǎn)：提醒保溫工作負(fù)責(zé)人保溫拆除部分需與焊口位置預(yù)留足夠距離，如圖3、圖4所示，避免影響切割打磨、焊接。

圖3 保溫現(xiàn)場(chǎng)圖示

圖4 開(kāi)關(guān)孔現(xiàn)場(chǎng)圖示

2.4 開(kāi)關(guān)孔

水壓試驗(yàn)容器內(nèi)部目視檢查前后需要機(jī)械進(jìn)行開(kāi)關(guān)孔配合，準(zhǔn)備工程師提通知單給機(jī)械專(zhuān)業(yè)，水壓試驗(yàn)結(jié)束后由機(jī)械專(zhuān)業(yè)更換人手孔墊片。

開(kāi)關(guān)孔要點(diǎn)如下：（1）放射性容器開(kāi)關(guān)孔需搭設(shè)SAS，如EAS001/002RF、RIS001/002/003BA、RCV002BA、RCP002BA、TEU001RE、TEP001/002RE、TEP001/002DZ/EX、TEG004-008BA；（2）LHP/LHQ/LHS 250/251/252BA水壓試驗(yàn)若需要應(yīng)用排氣浮球，需在試驗(yàn)前開(kāi)孔時(shí)將浮球裝置放入容器內(nèi)部，試驗(yàn)后開(kāi)孔時(shí)將浮球裝置取出。

2.5 目視檢查

水壓試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)容器進(jìn)行完整的目視檢查，含內(nèi)、外部目視檢查，部分容器無(wú)法實(shí)施內(nèi)部目視檢查，可以?xún)H實(shí)施外部目視檢查。目視檢查結(jié)果合格后才能夠進(jìn)行水壓試驗(yàn)，目視檢查結(jié)果在水壓試驗(yàn)實(shí)施前2 年內(nèi)有效。目視檢查需求，應(yīng)由準(zhǔn)備工程師提通知單給在役檢查相關(guān)專(zhuān)業(yè)（如圖5所示）。目視檢查相關(guān)要點(diǎn)如下。（1）RRA001/002RF 需在水壓試驗(yàn)當(dāng)輪次大修前一輪大修完成目視檢查，準(zhǔn)備工程師提前核實(shí)是否具備合格目視檢查報(bào)告，以免影響水壓試驗(yàn)執(zhí)行。（2）如容器目視檢查發(fā)現(xiàn)異常，需由檢測(cè)部門(mén)提通知單給設(shè)備方處理，經(jīng)設(shè)備方處理完成，目視檢查合格后才能夠進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

圖5 目視檢查現(xiàn)場(chǎng)圖示

3 臨時(shí)特殊裝置（TSD）安裝

下文將對(duì)臨時(shí)特殊裝置（TSD）的主要連接形式——螺紋連接、法蘭連接進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，并說(shuō)明具體的安裝方法和要點(diǎn)。

3.1 螺紋連接

水壓試驗(yàn)TSD 的常見(jiàn)螺紋連接類(lèi)型分為3 種，分別是G螺紋、M螺紋、NPT螺紋，以下分別進(jìn)行說(shuō)明。

3.1.1 G螺紋

水壓試驗(yàn)TSD 常用的螺紋連接類(lèi)型中，G 螺紋為最常使用的類(lèi)型，一般配合銅墊片/聚四氟乙烯墊片使用。配合密封墊片，以壓緊形式使用較為可靠，但不建議在法蘭與第一道閥門(mén)之間使用墊片密封，應(yīng)采用魔繩密封，以保證即使密封失效，也僅為“可控的”滲漏。

3.1.2 M螺紋

通常用于機(jī)械連接，如螺栓螺母、吊耳等，配合銅墊片/聚四氟乙烯墊片能夠?qū)崿F(xiàn)高壓工況下的密封，如安裝壓力表，另外分體式球面密封的螺紋配合形式一般也是使用的M螺紋。

3.1.3 NPT螺

60°密封管螺紋，美制螺紋，如NPT1/2"，即公稱(chēng)直徑為1/2 寸的NPT 螺紋，詳細(xì)標(biāo)注說(shuō)明請(qǐng)查閱GB/T 12716。

內(nèi)螺紋有圓錐和圓柱兩種螺紋，外螺紋僅有一種圓錐螺紋。內(nèi)外螺紋可組成兩種密封配合形式：圓錐內(nèi)螺紋與圓錐外螺紋組成“錐/錐”配合；圓柱內(nèi)螺紋與圓柱外螺紋組成“柱/錐”配合。應(yīng)注意柱/錐配合并不是與G 螺紋配合使用，因?yàn)閮烧哐佬筒⒉黄ヅ?。為確保螺紋連接密封性的可靠性，應(yīng)在螺紋副內(nèi)添加合適的密封介質(zhì)，如魔繩、密封膠等。

3.2 法蘭連接

水壓試驗(yàn)通常使用的法蘭有以下幾類(lèi)：突面（RF）法蘭、平面（FF）法蘭、凹凸（MF）配合法蘭。在對(duì)法蘭尺寸核實(shí)時(shí)，按照設(shè)備圖標(biāo)注公稱(chēng)直徑、承壓等級(jí)、法蘭類(lèi)型進(jìn)行查詢(xún)即可，部分設(shè)備法蘭為非標(biāo)法蘭，無(wú)法在標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行查找，可查詢(xún)是否有相應(yīng)的設(shè)備圖或到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。

法蘭標(biāo)識(shí)與壓力單位：除了法蘭的公稱(chēng)直徑（DN）外，法蘭承壓等級(jí)是法蘭尺寸查找需要用到的重要參數(shù)。以下將介紹兩種承壓系列及常規(guī)的壓力單位知識(shí)。

公稱(chēng)壓力與磅級(jí)說(shuō)明：公稱(chēng)壓力（Nominal Pressure，PN）為歐洲標(biāo)準(zhǔn)，單位為MPa。美標(biāo)磅級(jí)Class系列為美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，單位為磅（Lb）。在不同的材料組別和使用溫度下，公稱(chēng)壓力Class與PN均有不同的對(duì)應(yīng)壓力，詳細(xì)可以查詢(xún)相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

水壓試驗(yàn)項(xiàng)目中，通常處于常溫工況（≤38 ℃），且TSD所使用的材質(zhì)為304不銹鋼或316不銹鋼。在此條件下，可以“近似”認(rèn)為PN20=Class150并對(duì)應(yīng)2.0 MPa。

4 充水

充水可分為系統(tǒng)充水，SED（SER）水源充水或其他方式充水。系統(tǒng)充水的需要聯(lián)系主控制室，由主控來(lái)進(jìn)行充水的操作。由SED（SER）水源充水的需做好防跑水工作，用雙卡箍緊固并設(shè)置防甩脫繩、藍(lán)色塑料袋，并安排專(zhuān)人巡視接口部位，對(duì)于出水口應(yīng)有專(zhuān)人觀察，做好防溺水工作。對(duì)于其他方式的充水做好特殊準(zhǔn)備，保證水源質(zhì)量，避免引入異物。需要注意的是充水過(guò)程需要徹底，做到排空容器內(nèi)的空氣，必要時(shí)可以用SED（SER）水源系統(tǒng)壓力進(jìn)行升壓[4]。

5 升降壓與保壓檢查

水壓試驗(yàn)前應(yīng)做好充分的風(fēng)險(xiǎn)分析，并制定相應(yīng)的預(yù)防措施，升壓前應(yīng)確保容器已經(jīng)完成沖水排氣。所有需要檢查的表面應(yīng)當(dāng)保持干凈且可被觀察。當(dāng)壓力容器的壁溫穩(wěn)定后進(jìn)行升壓。升壓或者降壓速率一般不超過(guò)10 bar/min，且升降壓速率需要滿(mǎn)足相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)范及大綱要求。水壓試驗(yàn)前通常會(huì)進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為容器工作壓力或設(shè)計(jì)壓力，以便檢查試驗(yàn)回路、隔離邊界的完整性及試驗(yàn)設(shè)備的可用性。

升至試驗(yàn)壓力時(shí)，在壓力穩(wěn)定的10 min 后進(jìn)行檢查。在進(jìn)行檢查的過(guò)程中，須保證壓力穩(wěn)定。如因閥門(mén)內(nèi)漏，法蘭接觸面泄漏引起的少量壓力下降，可通過(guò)間斷補(bǔ)壓的方式保持壓力穩(wěn)定。

驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)備的外壁與焊縫無(wú)泄漏或者滲漏，無(wú)明顯的殘余變形。在下列情況下，接頭、法蘭密封面、邊界閥門(mén)的輕微泄漏是可以接受的。（1）泄漏不影響保壓（可以通過(guò)泵補(bǔ)水或不補(bǔ)水）。（2）泄漏不影響檢查。保壓結(jié)束后，操作邊界內(nèi)泄壓閥進(jìn)行泄壓操作，泄壓至常壓。檢查確認(rèn)容器無(wú)明顯的殘余變形。

6 排水與吹掃

排水前需確認(rèn)容器內(nèi)壓力已降為大氣壓，排水前需通知主控，并安排專(zhuān)人觀察排水點(diǎn)以保證不會(huì)造成排水速率過(guò)快而導(dǎo)致的漏水情況。必要時(shí)可以加壓排水。對(duì)于氣體介質(zhì)的容器或使用含硼水介質(zhì)的容器在水壓試驗(yàn)后需進(jìn)行吹掃干燥[5-7]。

7 系統(tǒng)恢復(fù)

系統(tǒng)恢復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)是交接到本專(zhuān)業(yè)的狀態(tài)與能恢復(fù)到的狀態(tài)，主要包括TSD的拆除，可操作閥門(mén)的恢復(fù)，通知相關(guān)配合專(zhuān)業(yè)進(jìn)行工作以及工完場(chǎng)凈。對(duì)于系統(tǒng)后面有其他工作的，應(yīng)當(dāng)在系統(tǒng)恢復(fù)后及時(shí)歸還工作許可證，保證能夠及時(shí)解除隔離而不影響后續(xù)工作[8-10]。

8 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)CPR1000 機(jī)組壓力容器水壓試驗(yàn)實(shí)施過(guò)程的關(guān)鍵步驟進(jìn)行了介紹，其中試驗(yàn)前現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件的核實(shí)，先決條件的實(shí)施對(duì)試驗(yàn)?zāi)芊袢缙陧樌M(jìn)行存在關(guān)鍵影響，充分的前提核實(shí)對(duì)工作開(kāi)展十分必要。科學(xué)、規(guī)范、合理的水壓試驗(yàn)實(shí)施流程有利于水壓試驗(yàn)的順利實(shí)施和檢驗(yàn)有效性，從而提升對(duì)壓力容器的完整性、密閉性驗(yàn)證的準(zhǔn)確度。