AP1000主管道安裝工序及鏜孔改進分析

2015-08-28 01:40:00朱華東

河南科技 2015年4期

朱華東

（國核工程有限公司海陽設計管理部，上海200233）

AP1000主管道是指反應堆冷卻劑系統主管道，是壓水堆核電站最關鍵的核安全1級設備。冷卻劑系統主管道包括：連接蒸汽發生器（SG）、反應堆壓力容器（RPV）、反應堆冷卻劑泵（RCP）的管道。核反應堆的冷卻劑由每臺反應堆冷卻劑泵（RCP）驅動，通過主管道RCL冷段輸送至壓力容器（RPV）。流體經反應堆容器內部冷卻堆芯，被加熱的水通過RPV排出接管經RCL熱段管道輸送到SG，再由RCP驅動經冷段重返壓力容器，從而完成一個循環。

主管道焊縫需要在役檢查，因此必須在焊縫兩側進行鏜孔，以滿足UT檢查要求。在ASMENB4000第4223.1節的要求“為了保證設計計算壁厚要求，應測量實際壁厚，否則應提供足夠的證據證明，在使用過程中壁厚能滿足要求”；第4250節（a）“過渡區的壁厚不小于相連管道的最小壁厚”；（c）“如果焊縫有役前檢查的要求時，管內孔的鏜孔長度應為2Tmin”。所以主管道內鏜孔加工區域的最小壁厚也應保證設計要求［1］。

1 主管道安裝工序

主管道在安裝過程中每一步工序都是經過論證其邏輯工序的合理性的。首先是先決條件檢查，按照人、機、物、法、環來對照檢查整個主管道安裝準備工作；其次是對主管道、反應堆壓力容器、蒸汽發生器永久支撐、蒸汽發生器進行激光測量及建模，通過數據采集、建模、把這4個設備放在同一個坐標系內進行模擬裝配，得出主管道兩側實際切割線位置（FFL）。

這里簡單描述下這4個設備的安裝邏輯，首先考慮到反應堆壓力容器位置固定后不可調整，所以將其率先就位，然后引入主管道，這個時候使用蒸汽發生器的臨時支撐已經就位，在蒸汽發生器就位后，將永久支撐的中下部分安裝完畢后，拆除蒸汽發生器臨時支撐，最終可以通過永久支撐的上部分來調節蒸汽發生器的實際安裝位置，這個是因為RPV率先就位后，通過主管道和（RPV）進行先行焊接的需要，在主管道沒有調節段的情況下，只能通過蒸發器垂直支撐和橫向支撐來做到偏差范圍的調整（當然這個調整空間極其小，所以引進激光建模率先進行模擬裝配來精確安裝）。所以只能選擇先進行RPV側的焊接。

在上述激光測量和建模結束后，放在一個坐標內進行擬合的工作，工作的原理就是三維裝配過程，這個過程是要綜合考慮主管道壁厚、管道端面傾斜角度、組對間隙、焊接收縮量、主管道反應堆壓力容器端余量（盡量保證最小壁厚）5個因素，最后得出兩側的切割量，然后按照坡口加工程序，在工廠預制車間內把主管道RPV側和SG側按照擬合結果進行切割，同時把主管道RPV側優先進行坡口加工，考慮到SG側是最后焊接，所以坡口放在RPV側焊接完后在CA01內部進行現場坡口，可以達到調整安裝誤差的作用［2］。

主管道從倉庫運至廠房預先準備好的吊裝區域，然后用吊車吊裝就位。主管道冷、熱段的吊裝工作必須在壓力容器就位安裝完成以后，蒸汽發生器（含主泵）就位之前進行，主管道引入后就是組對和焊接工作，按照上段結論優先對RV側進行焊接，同時對兩側進行焊接監控，并記錄。

最后在主管道反應堆壓力容器(RPV)側焊接全部完成后，需要對主管道蒸汽發生器（SG）端組對和焊接工作。

2 海陽項目鏜孔

根據海陽、三門2個AP1000依托項目到貨的主管道實際情況，發現部分主管道內徑存在不同程度的壁厚超差（厚度較小）。為降低因壁厚造成的不良影響，需要對主管道的鏜孔進行研究分析，以最大程度保證主管道壁厚，滿足設計要求。

下面以海陽#1核島主管道冷段L002B反應堆壓力容器（RV）側為例，進行各種方案的分析，以找出最佳的鏜孔優化方案。

3.1 原始數據及條件簡化

在保證加工精度的前提下，為了更好的對主管道的鏜孔方案進行理論分析，需要對實際的數據進行簡化、理想化。

①鏜孔位置：#1核島主管道冷段L002B，RV側。

②數據來源為CNF與PCI提供（見表1）。

③全部斷面數據近似圖形為橢圓。

④鏜孔直徑為563.9mm。（取自APP-PL01-VW-001）

⑤方案不考慮加工偏差。

表1 鏜孔加工前冷段L002B（RV側）數據

3.2 鏜孔方案A-主管道一般鏜孔

按照ASMEIII的鏜孔要求，依據WEC規格書APPGW-P0-008“AP1000 Specification For Field Fabricated Piping And Installation,ASME III,Code Classes 1,2,And 3 And ASME B31.1”和鏜孔圖紙APP-PL01-VW-001“AP1000 REACTOR COOLANT LOOP WELD PREP DETAILS”（見圖1），對L002B鏜孔進行分析(見表2)。