CPR1000核電機組壓力容器水壓試驗實施過程概述

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)

核電廠壓力容器工作在高壓、高溫、放射性等惡劣條件下，對壓力容器的密封性和完整性產生巨大考驗，容器水壓試驗是驗證壓力容器在連續承壓狀態下的密封性和完整性的重要在役檢查方法，對于保障承壓容器設備的安全性和可靠性起到重要作用。CPR1000核電機組容器水壓試驗涉及核安全2 級、3 級部件，在核電廠工作過程管理上對工作的質量、安全標準要求高，其主要工作階段包含試驗前期工作準備、試驗實施過程、試驗完工整理等。本文將對壓力容器水壓試驗實施的關鍵步驟進行重點介紹，為CPR1000 核電機組壓力容器水壓試驗工作過程管理提供參考[1]。

1 現場方案核實

完善的實施方案能夠減少影響水壓試驗正常執行的失效點，同時也能降低現場的工作量。在進行現場方案核實前，首先需根據已有工作程序在流程圖上進行方案標注。如果是首次實施的試驗，應結合設備圖、流程圖、等軸圖去進行方案制訂。在流程圖上標注好邊界、臨時特殊裝置（Temporary Special Device，TSD）的安裝位置后，應到現場進一步核實方案的可行性和必需的先決條件。主要需要現場核實的重點如下。

1.1 確認排氣點、排水點

確認試驗容器的排氣點是否為最高點、排水點是否為最低點，以確保充水時能夠排盡容器內空氣與試驗結束后能夠排空容器內試驗介質；對于大口徑或長度稍長的管道，還需在這些管道上設置排氣點或排水點；在核實排水點時，必須確認排水的路徑，以確保后續在進行排水時能夠順利實施與進行水位監視，避免跑水[2]。

1.2 先決條件核實

先決條件的核實，主要分為兩個部分：一是確認容器本體檢查范圍是否都可達，是否需要拆除保溫、搭設腳手架；二是核實TSD 安裝位置的部位是否都具備拆除條件，同時確認是否需要拆除保溫、搭設腳手架、搭設污染場地或負壓工作間（SAS）。核實TSD 安裝位置時，還應重點關注是否有足夠的空間進行TSD安裝，對于部分空間狹窄而無法確定的位置，應記錄下現場的空間尺寸數據，并進行校核。如果因現場空間限制而無法進行TSD 安裝的，則應進行試驗方案修改或TSD優化。

1.3 TSD安裝核實

確認TSD 的安裝位置后，還應對TSD 的尺寸進行校核。一般來說，可以通過設備圖和等軸圖確認安裝位置的尺寸數據，大部分為標準件；但也存在部分為非標件，如泵進出口法蘭、逆止閥兩端的法蘭，有可能為非標法蘭。而且由于設備數據不全，也無法通過數據庫進行確認。此時需要通過現場實際測量，以確認具體的尺寸數據。此外，上游圖紙的數據有可能與現場存在差異，在現場踩點時，應進行測量核實，以確保準備的TSD能夠與系統相匹配。

1.4 其他

現場核實除了以上幾點，也應關注風險識別，如輻射風險分區、作業空間情況、熱點等。

2 先決條件實施

2.1 腳手架

作業地點缺少能站人的固定作業平臺，且登高車、梯子等移動登高設施難以使用或難以滿足作業要求時，應搭制腳手架（如圖1 所示）；水壓試驗拆裝安全閥、安裝TSD、起重吊裝、搭設SAS（如圖2 所示）、鋪設防火布、搭設圍欄等，需要使用腳手架作為高空平臺或支撐錨點。腳手架需求，應由準備工程師提通知單給服務專業，并且搭設完成后應由服務專業、使用專業共同簽字驗收后方可投用。注意在試驗完成后，應及時通知服務專業拆除腳手架。

圖1 腳手架現場圖示

圖2 SAS現場圖示

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

2.2 SAS與場地

SAS：負壓工作間。放射性容器、管線開口需要搭設SAS。SAS 需求應由準備工程師提通知單給服務專業，并在搭設完成后由服務專業、工作負責人、輻射防護三方驗收后方可投用[3]。

污染場地：使用紅色塑料布和污染場地警示帶鋪設的場地，用于放置污染工器具、TSD等?，F場工作完成后應及時通知服務專業工作負責人拆除SAS或污染場地。

SAS、污染場地相關要點如下：（1）放射性管線切割、打磨需設置氣源、風機（過濾放射性物質、避免擴散）；（2）SAS 內管線需用紅布包裹；（3）SAS 高度須大于工作人員站立高度；（4）人員進入SAS 應穿戴好附加防護用品，紙衣、塑料鞋套、乳膠手套、呼吸防護用品。若涉及切割、打磨，則應佩戴氣面罩；涉及焊接作業則應佩戴全面罩；（5）斷開氣源后氣管接頭應使用白膠布做好有效包裹，防止氣管接頭沾污引發人員內污染；（6）進入污染場地工作需結合實際工作與輻射防護要求穿戴附加防護用品；（7）污染區人員出入的過渡區布置應盡量寬敞，避免人員站立不穩踩出過渡區；（8）SAS、污染場地須遵守輻射防護規定，定期巡檢，開展污染普查并記錄。

2.3 保溫

水壓試驗拆裝法蘭、切割、打磨管線、安裝TSD、容器檢查等需要拆除管線或容器保溫，準備工程師提通知單給服務專業。工作完成后及時提醒拆裝保溫工作負責人回裝保溫。

保溫相關要點：提醒保溫工作負責人保溫拆除部分需與焊口位置預留足夠距離，如圖3、圖4所示，避免影響切割打磨、焊接。

圖3 保溫現場圖示

圖4 開關孔現場圖示

2.4 開關孔

水壓試驗容器內部目視檢查前后需要機械進行開關孔配合，準備工程師提通知單給機械專業，水壓試驗結束后由機械專業更換人手孔墊片。

開關孔要點如下：（1）放射性容器開關孔需搭設SAS，如EAS001/002RF、RIS001/002/003BA、RCV002BA、RCP002BA、TEU001RE、TEP001/002RE、TEP001/002DZ/EX、TEG004-008BA；（2）LHP/LHQ/LHS 250/251/252BA水壓試驗若需要應用排氣浮球，需在試驗前開孔時將浮球裝置放入容器內部，試驗后開孔時將浮球裝置取出。

2.5 目視檢查

水壓試驗前應對容器進行完整的目視檢查，含內、外部目視檢查，部分容器無法實施內部目視檢查，可以僅實施外部目視檢查。目視檢查結果合格后才能夠進行水壓試驗，目視檢查結果在水壓試驗實施前2 年內有效。目視檢查需求，應由準備工程師提通知單給在役檢查相關專業（如圖5所示）。目視檢查相關要點如下。（1）RRA001/002RF 需在水壓試驗當輪次大修前一輪大修完成目視檢查，準備工程師提前核實是否具備合格目視檢查報告，以免影響水壓試驗執行。（2）如容器目視檢查發現異常，需由檢測部門提通知單給設備方處理，經設備方處理完成，目視檢查合格后才能夠進行水壓試驗。

圖5 目視檢查現場圖示

3 臨時特殊裝置（TSD）安裝

下文將對臨時特殊裝置（TSD）的主要連接形式——螺紋連接、法蘭連接進行簡要介紹，并說明具體的安裝方法和要點。

3.1 螺紋連接

水壓試驗TSD 的常見螺紋連接類型分為3 種，分別是G螺紋、M螺紋、NPT螺紋，以下分別進行說明。

3.1.1 G螺紋

水壓試驗TSD 常用的螺紋連接類型中，G 螺紋為最常使用的類型，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之間使用墊片密封，應采用魔繩密封，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實現高壓工況下的密封，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"，即公稱直徑為1/2 寸的NPT 螺紋，詳細標注說明請查閱GB/T 12716。

內螺紋有圓錐和圓柱兩種螺紋，外螺紋僅有一種圓錐螺紋。內外螺紋可組成兩種密封配合形式：圓錐內螺紋與圓錐外螺紋組成“錐/錐”配合；圓柱內螺紋與圓柱外螺紋組成“柱/錐”配合。應注意柱/錐配合并不是與G 螺紋配合使用，因為兩者牙型并不匹配。為確保螺紋連接密封性的可靠性，應在螺紋副內添加合適的密封介質，如魔繩、密封膠等。

3.2 法蘭連接

水壓試驗通常使用的法蘭有以下幾類：突面（RF）法蘭、平面（FF）法蘭、凹凸（MF）配合法蘭。在對法蘭尺寸核實時，按照設備圖標注公稱直徑、承壓等級、法蘭類型進行查詢即可，部分設備法蘭為非標法蘭，無法在標準中進行查找，可查詢是否有相應的設備圖或到現場進行測量。

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

公稱壓力與磅級說明：公稱壓力（Nominal Pressure，PN）為歐洲標準，單位為MPa。美標磅級Class系列為美國標準，單位為磅（Lb）。在不同的材料組別和使用溫度下，公稱壓力Class與PN均有不同的對應壓力，詳細可以查詢相關的規范標準。

水壓試驗項目中，通常處于常溫工況（≤38 ℃），且TSD所使用的材質為304不銹鋼或316不銹鋼。在此條件下，可以“近似”認為PN20=Class150并對應2.0 MPa。

4 充水

充水可分為系統充水，SED（SER）水源充水或其他方式充水。系統充水的需要聯系主控制室，由主控來進行充水的操作。由SED（SER）水源充水的需做好防跑水工作，用雙卡箍緊固并設置防甩脫繩、藍色塑料袋，并安排專人巡視接口部位，對于出水口應有專人觀察，做好防溺水工作。對于其他方式的充水做好特殊準備，保證水源質量，避免引入異物。需要注意的是充水過程需要徹底，做到排空容器內的空氣，必要時可以用SED（SER）水源系統壓力進行升壓[4]。

5 升降壓與保壓檢查

水壓試驗前應做好充分的風險分析，并制定相應的預防措施，升壓前應確保容器已經完成沖水排氣。所有需要檢查的表面應當保持干凈且可被觀察。當壓力容器的壁溫穩定后進行升壓。升壓或者降壓速率一般不超過10 bar/min，且升降壓速率需要滿足相關系統運行規范及大綱要求。水壓試驗前通常會進行預試驗，試驗壓力為容器工作壓力或設計壓力，以便檢查試驗回路、隔離邊界的完整性及試驗設備的可用性。

升至試驗壓力時，在壓力穩定的10 min 后進行檢查。在進行檢查的過程中，須保證壓力穩定。如因閥門內漏，法蘭接觸面泄漏引起的少量壓力下降，可通過間斷補壓的方式保持壓力穩定。

驗收標準為設備的外壁與焊縫無泄漏或者滲漏，無明顯的殘余變形。在下列情況下，接頭、法蘭密封面、邊界閥門的輕微泄漏是可以接受的。（1）泄漏不影響保壓（可以通過泵補水或不補水）。（2）泄漏不影響檢查。保壓結束后，操作邊界內泄壓閥進行泄壓操作，泄壓至常壓。檢查確認容器無明顯的殘余變形。

6 排水與吹掃

排水前需確認容器內壓力已降為大氣壓，排水前需通知主控，并安排專人觀察排水點以保證不會造成排水速率過快而導致的漏水情況。必要時可以加壓排水。對于氣體介質的容器或使用含硼水介質的容器在水壓試驗后需進行吹掃干燥[5-7]。

7 系統恢復

系統恢復的標準是交接到本專業的狀態與能恢復到的狀態，主要包括TSD的拆除，可操作閥門的恢復，通知相關配合專業進行工作以及工完場凈。對于系統后面有其他工作的，應當在系統恢復后及時歸還工作許可證，保證能夠及時解除隔離而不影響后續工作[8-10]。

8 結語

本文對CPR1000 機組壓力容器水壓試驗實施過程的關鍵步驟進行了介紹，其中試驗前現場環境條件的核實，先決條件的實施對試驗能否如期順利進行存在關鍵影響，充分的前提核實對工作開展十分必要?？茖W、規范、合理的水壓試驗實施流程有利于水壓試驗的順利實施和檢驗有效性，從而提升對壓力容器的完整性、密閉性驗證的準確度。