EPR核電站核島輔助管道支架的熱處理

王寶迪

摘 要：目前在建的臺山核電站采用了歐洲壓水堆三代核電技術(shù)，其安全性能、單機(jī)容量和壽命，相對于二代和二代半堆型都有顯著的提高，其所采用的建造規(guī)范要求也更加嚴(yán)格，其輔助管道支架的設(shè)計(jì)，也與以往堆型存在較大差異，大量超厚二階段支架的存在，使得施工工藝也存在顯著不同。本文從技術(shù)要求、設(shè)備選型、施工工藝等方面，對EPR核電站核島輔助管道支架安裝過程中的熱處理工藝進(jìn)行簡要論述。

關(guān)鍵詞：EPR 二階段支架 熱處理

核島輔助管道指核島內(nèi)除主管道外所有的工藝管道。核島輔助管道支架作為起到管道承載、限制位移、吸收震動(dòng)等重要作用的裝置，對于確保核島輔助管道工藝系統(tǒng)乃至整個(gè)核電站長期、安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，具有重要意義。

按照支架安裝階段的不同，可將支架分為兩個(gè)部分：一階段支架、二階段支架。一階段支架，指的是固定到土建鋼結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)上的固定部件和輔助鋼結(jié)構(gòu)架；二階段支架，指的是管道限位和固定部件、中間支承件。

由于三代核電堆型對于安全及抗震要求的提升，EPR核電堆型中核島輔助管道支架采用了與CPR1000二代半堆型完全不同的設(shè)計(jì)，許多二階段支架的厚度較大。而按照壓水堆核電站核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)與建造規(guī)范（RCCM-2007版），焊縫等效厚度（E值）超過一定要求時(shí)，需進(jìn)行熱處理。

一、技術(shù)要求

根據(jù)RCCM-2007的要求，應(yīng)按照不同的接頭形式進(jìn)行等效厚度E值的計(jì)算：由于臺山核電的二階段支架焊接均為角焊縫，應(yīng)采用如下方式計(jì)算其等效厚度（圖1）：

圖1

規(guī)范中要求：“一般情況下，等效厚度大于25mm，需要預(yù)熱溫度為100℃，對于非應(yīng)力消除條件下規(guī)定的最小抗拉強(qiáng)度不超過500MPa的鋼材，等效厚度限制可以增加至40mm，例如：S235—S275—A37—A42—A48。”

以臺山核電項(xiàng)目支架圖TS-X-NIEP-NPTJP-1HLF05SL2355為例，從圖紙和部件清單可查知，該支架二階段類型為V3HXN，待焊部位厚度為60mm，而與其相焊接的一階段支架部件為25mm厚的鋼板，材質(zhì)則均為S235。（見圖2）

圖2

因此該焊縫的等效厚度E=（60+25）/2=42.5mm，可以判斷，該焊縫的焊接需要進(jìn)行熱處理

二、熱處理設(shè)備選型

按照規(guī)范（RCCM-2007版）中的規(guī)定，熱處理爐（或其它設(shè)備）應(yīng)符合所要進(jìn)行的熱處理（尺寸，能力，加熱速度，溫控系統(tǒng)等）的要求。根據(jù)EPR核島工況，選用TSC-I型電腦溫度控制設(shè)備和LWK-B型溫度控制箱。

TSC-I 型電腦溫度控制設(shè)備系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，LWK-B型溫度控制箱能同時(shí)進(jìn)行三種不同電壓，不同時(shí)間，不同溫度的熱處理。該設(shè)備尺寸規(guī)格較小，便于搬運(yùn)，采用陶瓷加熱片對焊縫進(jìn)行加熱處理，并且它可根據(jù)熱處理工藝要求設(shè)置工藝曲線，控制整個(gè)過程按工藝曲線正確無誤地進(jìn)行，每條工藝曲線設(shè)有兩個(gè)控溫點(diǎn)。

三、工藝流程及操作要點(diǎn)

1、工藝流程

需做熱處理的支架二階段的操作流程設(shè)定如下：

先決條件檢查→焊前處理、組對→安裝加熱設(shè)備和布置熱電偶→二階段支架焊前預(yù)熱→二階段支架焊前預(yù)熱檢查→預(yù)熱完成加熱裝置及保溫裝置的配備→支架二階段后熱處理（后熱的控制）→后熱處理的過程檢查→后熱處理完成拆除裝置

2、操作要點(diǎn)說明

安裝加熱設(shè)備和布置熱電偶： 從里到外的布置依次是熱電偶、加熱器、保溫棉，加熱裝置布置必須牢靠緊貼部件，作為預(yù)防措施所有熱電偶都應(yīng)該是雙份的。設(shè)備裝配式不得在接頭和涉及部件的表面造成污染。

確定現(xiàn)場操作條件：預(yù)熱溫度為臨近焊接前坡口的最小溫度，而在多道焊的情況下，為臨近每一焊道焊接之前熔敷金屬的最低溫度，層間溫度為每一焊道焊接之前熔敷金屬的最高溫度。這兩個(gè)溫度應(yīng)在相應(yīng)的工藝數(shù)據(jù)單中給出。

二階段支架焊前預(yù)熱：預(yù)熱要連續(xù)保持并監(jiān)視直至焊接作業(yè)結(jié)束，預(yù)熱溫度應(yīng)定時(shí)進(jìn)行檢查，以保證溫度保持在焊接工藝規(guī)定的范圍內(nèi)。

規(guī)定溫度用熱電偶和接觸式溫度計(jì)或高溫計(jì)進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測時(shí)，安裝位置的選擇應(yīng)保證要焊接的整個(gè)金屬厚度和整個(gè)區(qū)域全部達(dá)到規(guī)定的溫度。

預(yù)熱支架二階段后熱處理（后熱的控制）：進(jìn)行后熱應(yīng)采用與預(yù)熱相同的設(shè)備，和采用同樣措施。后熱的溫度、時(shí)間必須遵守焊接工藝規(guī)定并嚴(yán)格控制、記錄。

四、總結(jié)

三代核電堆型設(shè)計(jì)與以往核電堆型存在大量細(xì)微的技術(shù)差異，在施工過程中，需細(xì)致分析上游標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，開發(fā)適當(dāng)并符合技術(shù)要求的工藝來開展施工。根據(jù)本文論述的工藝流程，已完成臺山EPR核島大部分需熱處理的支架焊接工作，滿足了設(shè)計(jì)要求和質(zhì)量要求。