壓力容器水壓試驗控制

白福巖

摘 要：壓力容器作為核電設備生產制造過程中最關鍵的裝置之一，可以通過水壓試驗的方式評估其密封性，焊接接縫的可靠性，以及整個容器的結構強度是否符合設計要求。文章分析了核電站壓力容器在水壓試驗中的控制要點，并就水壓試驗中的應變測試問題進行探討，望能夠在后續實踐中引起工作人員的關注與重視。

關鍵詞：壓力容器；水壓試驗；控制

核電站壓力容器需要長期工作于高溫、高壓、以及高輻射環境下，具有厚壁、高壓的特點。核電站壓力容器主要由容器密封環、過渡段、下封斗、堆芯段筒體、頂蓋組件、以及接管段筒體這幾個部分構成。堆芯部件需要由核電站壓力容器提供支撐作用力，處于一回路壓力邊界，在安全等級、抗震等級、質量等級、以及設計等級方面均需要遵循I級標準。因此，如何保障壓力容器的穩定、可靠運行，對于整個核電站的安全生產而言是非常重要的。水壓試驗能夠準確評估所制造核電站設備的密封性，焊接接縫的可靠性，以及整個容器的結構強度是否符合設計要求。文章即就此類壓力容器在水壓試驗中的控制要點進行分析探討。

1 水壓試驗控制要點

1.1 清潔控制

在核電站壓力容器進行水壓試驗前，需要安排專人遵循程序文件要求，對壓力容器內部、外部表面清潔度進行檢查，確保在進行水壓試驗的過程當中，表面不殘留油漆、劃線、或液體滲透痕跡，對標記膠帶以及油脂痕跡進行清除。

1.2 水質控制

結合國際標準《壓水堆核島機械設備設計和建造規則》來看，在核電站壓力容器進行水壓試驗時，對相關指標的要求非常嚴格，因此也對試驗中的用水水質提出了較高要求。在《壓水堆核島機械設備設計和建造規則》當中已經明確規定了水壓試驗用水應當符合B級水要求（即：電導率=20.0us/cm；氯含量=0.15*10-6；氟含量=0.15*10-6；酸堿值=6.0～8.0）。除對水質有嚴格要求以外，在水壓試驗中還需要對用水溫度進行整體控制。本環節中需要遵循的控制要點有以下幾個方面：第一，核電站壓力容器外壁溫度應≥產品部件構成部分最高韌性脆度+30.0℃；第二，外壁溫度應≤60.0℃；第三，大螺栓與容器溫度差異應≤20.0℃。為了滿足以上標準，在水壓試驗中需要利用傳感器配合數顯自動記錄儀全面檢測水體溫度，以確保質量控制有效。

1.3 壓力表控制

在核電站壓力容器水壓試驗過程中，需要按需配置2*壓力表，壓力表示值可以直接讀取，豎直安裝，對壓力表最大量程的要求為40.0MPa，精度級別可達到0.4級，且必須經過有資質計量單位的標檢后方可應用于試驗現場。

1.4 密封控制

在圍繞核電站壓力容器進行水壓試驗的過程當中，密封環節的控制質量將直接決定水壓試驗的成敗。核電站壓力容器水壓試驗壓力為設計壓力*1.33，如何克服大直徑以及的多通口的密封難度是值得關注的問題之一。主要的密封控制措施有以下兩個方面：

第一，對筒體法蘭件與頂蓋法蘭件的密封控制：本區域的密封利用雙道金屬環C環進行密封，配合主螺栓進行鎖緊。這種方案的特點是封口直徑大，螺栓有緊密的預緊程序，在定量拉伸方面有嚴格要求，因此螺栓預緊力控制非常嚴格，再加上C金屬環表面鍍銀處理，能夠起到促進密封面微隙彌合的目的，提高密封可靠性。

第二，對進口接管與出口接管的密封控制：核電站壓力容器需要同時完成6根進口/出口接管的密封工作，根據設備制造協議要求，本部分禁止使用焊接密封，因此必須采取機械密封方案，通過接管密封工裝的方式達到良好的密封效果。

1.5 升壓控制

在核電站壓力容器壁金屬溫度與液體溫度達到接近狀態時，可緩慢進行升壓操作。在壓力容器水壓試驗的過程當中，升壓/降壓均需要分級穩定開展：在17.23MPa壓力范圍內，升壓/降壓的操作速度需要控制在0.2MPa/min范圍內，在17.23MPa壓力范圍外，升壓/降壓的操作速度需要控制在0.1MPa/min范圍內。各個階段的壓力均需要確保壓力維持一定時間，以便在各等級壓力條件下進行泄漏檢查與變形試驗。在壓力提升至最高值22.9MPa時，壓力維持時間需要達到0.5h以上，以確保水壓試驗數據的可靠。

2 應變測試相關問題分析

2.1 選取合適的應變片

核電站壓力容器外部為空氣環境，因此應變片可直接選擇普通應變片，壓力容器內部為高壓水環境，則需要選擇能夠適用于高壓水工況的應變片。在水壓試驗過程當中，為了確保應變片能夠在高壓水環境中達到絕緣要求，還需要對其進行防水處理，并做好外部防護工作，以免其對壓力容器內壁對焊層造成影響。

2.2 水下應變片安裝及密封

對于直接粘貼在壓力容器內壁上的應變片而言，防水密封處理的步驟為：首先，水下應變片用502膠粘貼在壓力容器內壁上，然后用AK-22膠泥均勻覆蓋應變片表面，再使用VM膠帶粘貼在AK-22膠泥周邊，完成兩層密封。密封后應變片長引線進行固定，固定方法為：根據實際需求裁剪相應的VM膠帶，按照一定的設計距離標準將引線粘貼在不銹鋼內壁上，在滿足固定需求的同時避免對容器內壁造成損傷。

2.3 應變測試時間要求

在水壓試驗壓力低于17.23MPa的情況下，升壓/降壓操作每間隔2.0MPa需要進行一次應變測試，而在水壓試驗壓力高于17.23MPa的情況下，升壓/降壓操作每間隔1.0MPa需要進行一次應變試驗。在對主螺栓進行預緊處理后，各個升壓/降壓階段都應當進行一次應變測試，對應工作壓力分別為：0MPa→11.48MPa→15.5MPa→17.23MPa→22.9MPa→17.23MPa→15.5MPa→11.48MPa→0MPa。

3 結束語

通過進行水壓試驗的方式，能夠利用所得到的水壓試驗數據，分析壓力容器殼體以及焊縫的制造質量，評估壓力容器外壁面，主焊縫是否存在滲漏、冒汗或其他異常現象。與此同時，還能夠確保法蘭密封的穩定性，觀察是否存在泄漏，密封環以及密封面質量是否能夠符合設計要求。根據水壓試驗得出的結論，能夠有針對性的對壓力容器進行改進，從而使核電站壓力容器的整體運行水平與性能更加高效、穩定。

參考文獻

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