AP1000機(jī)械模塊管道保溫及施工問題的討論

梁新軍劉紅陽白理鋒孫靈飛（.山東核電設(shè)備制造有限公司，山東 海陽 658；.國核工程有限公司，上海 0033）

AP1000機(jī)械模塊管道保溫及施工問題的討論

梁新軍1劉紅陽2白理鋒1孫靈飛1
（1.山東核電設(shè)備制造有限公司，山東 海陽 265118；2.國核工程有限公司，上海 200233）

摘 要：機(jī)械模塊是AP1000核電站的重要組成部分，可預(yù)制成一個(gè)單元并便于作為整體放置在核電站區(qū)域中。機(jī)械模塊管道保溫及現(xiàn)場(chǎng)施工遇到的問題，可以為后續(xù)設(shè)計(jì)及施工提供參考及經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：AP1000；機(jī)械模塊；管道；保溫

1 前言

AP1000是美國西屋公司設(shè)計(jì)開發(fā)的第三代核電技術(shù)，是世界上具有代表性的六種第三代核電技術(shù)堆型之一。AP1000核電站采用模塊化的設(shè)計(jì)及建造技術(shù)，在模塊化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用“工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)組裝”的施工方式進(jìn)行核電站的建造。AP1000模塊化的設(shè)計(jì)及施工在中國是首次應(yīng)用，在制造、建設(shè)過程中需不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)反饋，才能達(dá)到“引進(jìn)、消化、吸收”的目的，實(shí)現(xiàn)我國第三代核電的自主化。

AP1000模塊分為機(jī)械模塊和結(jié)構(gòu)模塊。機(jī)械模塊是管道、設(shè)備、閥門、儀表、風(fēng)管、電纜橋架、管道支架、鋼結(jié)構(gòu)等的組合體。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行要求，部分機(jī)械模塊內(nèi)的管道需要進(jìn)行保溫處理。本文主要就機(jī)械模塊的管道保溫及現(xiàn)場(chǎng)施工過程中的問題進(jìn)行敘述，以達(dá)到經(jīng)驗(yàn)反饋的目的，為后續(xù)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)及制造提供參考。

2 機(jī)械模塊管道保溫概述

2.1 機(jī)械模塊管道保溫的目的

按機(jī)械模塊管道保溫的功能要求，對(duì)管道進(jìn)行保溫的目的主要分為防冷凝保溫、隔熱保溫、人員防護(hù)保溫、防凍保溫等。

（1）防冷凝保溫：用于介質(zhì)溫度低于環(huán)境露點(diǎn)溫度的管道保溫。對(duì)管道進(jìn)行防冷凝保溫，可以減少介質(zhì)從周圍環(huán)境吸熱，防止水汽在管道表面凝結(jié)；減少輸送過程中介質(zhì)的溫升，以利于系統(tǒng)的良好運(yùn)行。

（2）隔熱保溫：用于介質(zhì)溫度高于環(huán)境溫度的管道保溫。對(duì)管道進(jìn)行隔熱保溫，可以防止介質(zhì)熱量散失到周圍空氣中，限制管道表面的熱量流失；降低熱能損耗，滿足工藝設(shè)計(jì)要求。

（3）人員防護(hù)保溫：用于表面溫度高于60°C的管道保溫。對(duì)管道進(jìn)行人員防護(hù)保溫，可以防止人員接觸高溫管道造成燙傷等。

（4）防凍保溫：用于防止介質(zhì)結(jié)冰的管道保溫，其保溫系統(tǒng)內(nèi)裝有電伴熱裝置。對(duì)管道進(jìn)行防凍保溫，可以防止管道內(nèi)介質(zhì)結(jié)冰造成的系統(tǒng)運(yùn)行故障等。

2.2 機(jī)械模塊管道保溫的組成

機(jī)械模塊的管道保溫主要由保溫層、防潮層、保護(hù)層等組成。

（1）保溫層是管道保溫結(jié)構(gòu)的主體部分，是對(duì)維護(hù)管道內(nèi)介質(zhì)溫度穩(wěn)定起主要作用的絕熱材料及其制品。根據(jù)機(jī)械模塊管道的保溫目的及管道的核安全級(jí)別等，保溫層材料分別采用玻璃棉管殼、硅酸鈣管殼、泡沫玻璃管殼、珍珠巖棉管殼、礦物棉管殼、金屬反射式保溫管殼等。

（2）防潮層位于保溫層外，用于防止空氣中的水氣進(jìn)入保溫層使其變軟、腐爛等，保證保溫層的完整性。防潮層材料采用是瀝青橡膠及聚乙烯薄膜組合的形式。

（3）保護(hù)層是機(jī)械模塊管道保溫結(jié)構(gòu)的最外一層，可以保護(hù)保溫層及防潮層，阻擋環(huán)境及外力對(duì)保溫層的影響，延長保溫系統(tǒng)的使用壽命。安全殼外機(jī)械模塊管道保溫的保護(hù)層材料可以使用不銹鋼薄板或鋁板，安全殼內(nèi)的管道保溫的保護(hù)層材料必須使用不銹鋼薄板。

3 機(jī)械模塊管道保溫現(xiàn)場(chǎng)施工

AP1000技術(shù)采用簡化型的設(shè)計(jì)理念，與其他核電站相比系統(tǒng)簡化、設(shè)備明顯減少，有利于降低建造和運(yùn)行維護(hù)成本。按AP1000技術(shù)的設(shè)計(jì)理念，機(jī)械模塊的管道保溫工作是在工廠內(nèi)進(jìn)行的，需要在管道的壓力試驗(yàn)完成并檢驗(yàn)合格后進(jìn)行。但由于設(shè)計(jì)滯后及物項(xiàng)到貨不及時(shí)等原因，目前機(jī)械模塊的管道保溫工作全部在核電站現(xiàn)場(chǎng)、在機(jī)械模塊就位后進(jìn)行。此時(shí)簡化型設(shè)計(jì)導(dǎo)致的部分機(jī)械模塊內(nèi)管道、設(shè)備過于緊湊的問題凸顯，給管道保溫的現(xiàn)場(chǎng)施工帶來困難。管道保溫系統(tǒng)需要能連續(xù)使用60年，這是基于定期檢修的基礎(chǔ)之上，簡化型的設(shè)計(jì)也未給現(xiàn)場(chǎng)的定期檢修留下足夠空間。

以機(jī)械模塊的R模塊為例，由于模塊已經(jīng)就位于房間的頂部，對(duì)其進(jìn)行管道保溫施工需搭設(shè)腳手架進(jìn)行。R模塊管道保溫的目的為防冷凝保溫，按設(shè)計(jì)要求，其管道支架亦需要保溫。模塊內(nèi)需要保溫的4條水平管道A、B、C、D并行排列。管道公稱直徑均為2”，保溫厚度為2”，管道保溫層材料采用玻璃棉管殼，管道支架保溫層材料采用玻璃棉，管道及管道支架保護(hù)層采用不銹鋼薄板制造。由于采購的玻璃棉管殼及玻璃棉板自帶防潮層，因此保溫過程中不需另外安裝防潮層。

R模塊保溫前4條管道間各約有170mm的間隙，管道與下部方鋼的間隙約為102mm，管道與上部槽鋼的間隙約為131mm，槽鋼上已鋪設(shè)電纜橋架。經(jīng)計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)施工測(cè)量，將玻璃棉管殼安裝在管道外壁后，各管道間的間隙約為68mm，管道與下部方鋼的間隙約為51mm，管道與上部槽鋼之間的間隙約為80mm。此時(shí)安裝金屬保護(hù)層的施工空間已經(jīng)不足，尤其是中間的B、C兩條管道，施工人員無法從管道的上、下部進(jìn)行保護(hù)層的施工。最終現(xiàn)場(chǎng)施工人員在做好個(gè)人安全防護(hù)的情況下站在腳手架上先從A、D兩條管道外側(cè)安裝B、C管道的保護(hù)層，然后安裝A、D兩條管道的保護(hù)層。

按AP1000設(shè)計(jì)技術(shù)要求，R模塊的管道支架的保溫層外需安裝不可拆卸的金屬保護(hù)盒，金屬保護(hù)盒采用搭接的方式安裝。金屬保溫盒是在車間將不銹鋼板壓制成型后現(xiàn)場(chǎng)搭接完成的，但R模塊的管道支架在安裝玻璃棉后已沒用足夠空間直接安裝車間預(yù)制成形的金屬保溫盒。在將玻璃棉包裹在管道支架后，保溫層離下方管道距離只有約40mm，而金屬保溫盒高約200mm，無法直接從管道下部安裝，管道上方也已安裝電纜橋架，無法從管道上部安裝。在采取多種方法無果的情況下，經(jīng)與設(shè)計(jì)方溝通，最終采用鉚接的方式連接金屬保護(hù)層，金屬保護(hù)層間縫隙采用專用膠粘接。

結(jié)語

從R模塊管道及管道支架保溫的施工過程來看，在機(jī)械模塊就位于核電站后進(jìn)行管道保溫工作增加了施工難度及勞動(dòng)成本。AP1000機(jī)械模塊管道保溫工作是按車間模塊化施工設(shè)計(jì)的，未考慮現(xiàn)場(chǎng)管道保溫時(shí)施工空間問題，給現(xiàn)場(chǎng)管道保溫工作帶來了不便，且留下管道保溫系統(tǒng)定期檢修施工困難的隱患。后續(xù)機(jī)械模塊的設(shè)計(jì)需考慮管道密集程度、施工邏輯順序、現(xiàn)場(chǎng)施工空間、管道保溫系統(tǒng)定期檢修等問題，以便現(xiàn)場(chǎng)施工。

參考文獻(xiàn)

[1]林誠格，等.非能動(dòng)安全先進(jìn)壓水堆核電技術(shù)[M].北京：原子能出版社，2010. [2]李玨.低溫管道的保冷設(shè)計(jì)[J].石油化工設(shè)計(jì)，2009，26（01）.

中圖分類號(hào)：TU834

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