高溫氣冷堆艙室壁熱電偶貫穿件的安裝

王丹丹

摘 ?要：高溫氣冷堆艙室壁熱電偶貫穿件安裝是艙室熱電偶安裝的重要環(huán)節(jié)。鑒于此，就熱電偶貫穿件安裝、熱電偶安裝及熱電偶貫穿件焊接過程中出現(xiàn)的難點(diǎn)展開論述，采用裝配工裝解決了熱電偶裝配時出現(xiàn)的難點(diǎn)，采用相關(guān)工藝措施控制了熱電偶損壞的風(fēng)險，最終保證了熱電偶貫穿件的順利安裝。

關(guān)鍵詞：高溫氣冷堆;艙室壁貫穿件;熱電偶

1引言

高溫氣冷堆艙室在正常運(yùn)行工況下由負(fù)壓排風(fēng)系統(tǒng)保持負(fù)壓狀態(tài)，具有阻止放射性氣體向反應(yīng)堆其他區(qū)域擴(kuò)散的功能。艙室壁熱電偶貫穿件作為屏障的一部分，具有屏蔽、密封、承壓等功能，同時保證貫穿艙室壁的鎧裝熱電偶的電氣連接功能，以保證鎧裝熱電偶的測量功能。

傳統(tǒng)壓水堆電氣貫穿件是進(jìn)行安全殼內(nèi)外電纜連接的裝置，滿足反應(yīng)堆安全殼內(nèi)電氣設(shè)備的供電、控制、保護(hù)、核測量、照明、儀表、通訊等信號的傳輸功能，其安裝分為本體安裝、接線箱安裝及接線，其中無熱電偶貫穿安全殼[1];而高溫氣冷堆艙室壁熱電偶貫穿件是鎧裝熱電偶貫穿艙室壁的特殊裝置，其安裝過程相對傳統(tǒng)壓水堆電氣貫穿件難度大了很多，其本體安裝需與熱電偶安裝同時進(jìn)行。

2熱電偶貫穿件安裝簡介

高溫氣冷堆艙室壁熱電偶貫穿件根據(jù)安裝位置和使用要求的不同，分為S1～S4型4種類型，其總體結(jié)構(gòu)為臥式圓筒形，主要由一個端板法蘭、端板法蘭保護(hù)罩、六根支撐桿、一組支撐板組件、兩個屏蔽鉛塊、一塊保溫板、若干鎧裝熱電偶及密封卡套組、一個接線箱以及緊固件等組成，它們之間均為可拆卸式連接。

熱電偶貫穿件運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場時端板法蘭、鉛屏蔽板、支撐桿及支撐板組件等為一體結(jié)構(gòu)，接線箱為單體結(jié)構(gòu)，保溫板為單體結(jié)構(gòu)。安裝時熱電偶組合成束后穿過保溫板，再依次穿過支撐板、鉛屏蔽板和端板法蘭，然后緊固熱電偶、盲堵，緊固后進(jìn)行氦檢漏密封試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后進(jìn)行端板法蘭與預(yù)埋套管的組焊安裝，焊縫檢驗(yàn)合格再進(jìn)行接線箱的安裝，接著進(jìn)行絕緣電阻測試，測試合格則現(xiàn)場安裝完成。

3熱電偶貫穿件安裝難點(diǎn)分析

3.1熱電偶的裝配、熱電偶貫穿件的送裝

在安裝過程中艙室內(nèi)熱電偶長度的裕量大小直接影響貫穿件的安裝。當(dāng)熱電偶長度裕量足夠大時，熱電偶從預(yù)埋套管內(nèi)穿出后，在艙室外有足夠的長度滿足熱電偶與貫穿件在艙室外的空間完成裝配操作;而當(dāng)熱電偶長度裕量不足時，則不能在艙室外完成裝配操作。熱電偶長度裕量的大小會根據(jù)熱電偶在艙室內(nèi)實(shí)際敷設(shè)情況發(fā)生變化，與設(shè)計所給裕量存在一定偏差，從而導(dǎo)致了熱電偶與貫穿件的裝配出現(xiàn)難點(diǎn)。

熱電偶貫穿件有兩個鉛屏蔽塊，其單體重量大（約368Kg），導(dǎo)致貫穿件穿入套管時存在一定的難度，且因貫穿件的結(jié)構(gòu)，若是送裝時搬運(yùn)不當(dāng)則會導(dǎo)致支撐桿變形。

3.2熱電偶測量元件易損壞

貫穿艙室壁的熱電偶細(xì)且長，其直徑僅有3毫米，但長度卻很長（最長的約51米），且其總量多（共527根）。這些熱電偶的熱端（取源點(diǎn)）有反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)的堆內(nèi)構(gòu)件、蒸發(fā)器內(nèi)部及艙室混凝土壁內(nèi)部，艙室壁上的熱電偶貫穿件為其安裝的最后一段，一旦損壞則整根熱電偶報廢，且無法更換，故熱電偶穿過貫穿件、熱電偶在端板法蘭上緊固及端板法蘭與預(yù)埋套管焊接時均存在損壞熱電偶的風(fēng)險。

高溫氣冷堆核電廠廠址在海邊，空氣濕度大。而高溫氣冷堆熱電偶敷設(shè)路徑長、工序多，導(dǎo)致其冷端封裝處長期暴露在空氣中。另，核級熱電偶電氣性能（線電阻測量、絕緣電阻測量）要求較非核級熱電偶高出許多。故綜上所述，熱電偶安裝過程中極易因空氣潮濕導(dǎo)致絕緣值低于設(shè)計文件要求。

4解決措施

4.1熱電偶裝配的解決措施

大部分熱電偶貫穿件都要貫穿多根熱電偶，而每根熱電偶的長度裕量均不相同，部分熱電偶長度裕量不足以在艙室外裝配完成。為了解決這個問題，設(shè)計了專用的裝配工裝進(jìn)行熱電偶裝配。設(shè)計工裝時主要考慮的有三點(diǎn)：一是工裝的最大承載重量要足以支撐熱電偶貫穿件;二是工裝的尺寸要足以放置貫穿件并能防止其滾動;三是工裝要能防傾覆。該工裝上表面為與預(yù)埋套管半徑相同的圓弧面，下部有四個微分的支腿，支腿底部設(shè)有微調(diào)螺栓，工裝的高度應(yīng)略低于安裝高度最低的預(yù)埋套管。

將提前準(zhǔn)備好的裝配工裝就位至已架設(shè)施工平臺的待裝熱電偶貫穿件預(yù)埋套管位于艙室外部的管口。其中，施工平臺的高度要滿足裝配工裝就位后略低于預(yù)埋套管（高差不大于50mm）的要求。調(diào)整裝配工裝高度，使圓弧表面與預(yù)埋套管內(nèi)表面對齊，調(diào)節(jié)時，高差較大時（大于5mm）可用提前準(zhǔn)備好的金屬墊片進(jìn)行粗調(diào)，然后再使用微調(diào)螺栓進(jìn)行調(diào)平。

安裝時將熱電偶貫穿件放置在就位好的裝配工裝上，熱電偶從艙室內(nèi)穿出預(yù)埋套管，再依次穿過保溫板、支撐板、鉛屏蔽板和端板法蘭，然后緊固熱電偶、盲堵。在這個過程中，若部分熱電偶長度仍然不能滿足，則可將熱電偶穿入貫穿件的過程和貫穿件推入艙室壁預(yù)埋套管的過程同步進(jìn)行，逐步推進(jìn)。

采用此工裝的優(yōu)點(diǎn)是：施工靈活，不管熱電偶長度裕量是否足夠，均可根據(jù)待安裝熱電偶貫穿件實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，且此工裝可用于熱電偶貫穿件的送裝，使用該工裝可避免使用吊裝工具導(dǎo)致的支撐桿變形，從而避免了因支撐桿變形而引起的熱電偶貫穿件屏蔽、密封、承壓等功能的喪失。

4.2熱電偶敷設(shè)及熱電偶貫穿件安裝中熱電偶易損壞的控制措施

4.2.1熱電偶敷設(shè)安裝

熱電偶敷設(shè)安裝時冷端封裝處長期暴露在潮濕的空氣中，極易受潮，導(dǎo)致熱電偶絕緣值低于設(shè)計要求。為解決該問題，在熱電偶出庫時使用專用的塑料密封袋對其冷端封裝進(jìn)行保護(hù)，該塑料密封袋封口處可反復(fù)打開，以滿足熱電偶敷設(shè)過程中多次進(jìn)行電氣性能測試的要求。

4.2.2熱電偶穿入貫穿件

熱電偶穿過支撐板組件上的哪個密封座應(yīng)根據(jù)端板法蘭熱電偶貫穿定位孔（每個定位孔只能固定一根熱電偶）來定（熱電偶與定位孔的對應(yīng)關(guān)系設(shè)計圖紙中已經(jīng)明確），原則是避免熱電偶在密封座到端板法蘭之間出現(xiàn)交叉。

壓緊螺母和卡套組套裝在鎧裝熱電偶組件過渡套管上，然后用手預(yù)緊固壓緊螺母，完成后使用扭矩扳手進(jìn)行正式緊固，緊固順序盡量從中間的孔道向外環(huán)孔道逐個緊固，可以先緊固盲堵，再緊固鎧裝熱電偶。

緊固完端板法蘭處的熱電偶后，送裝貫穿件時內(nèi)部須設(shè)有施工人員配合保護(hù)熱電偶，在支撐板組件殼內(nèi)側(cè)緩慢移動鎧裝熱電偶組件，保證鎧裝熱電偶組件在預(yù)埋套管內(nèi)不發(fā)生相互纏繞，且保證熱電偶未掉落在貫穿件與預(yù)埋套管內(nèi)壁處，從而避免其損壞。

4.2.3貫穿件與預(yù)埋套管的焊接

端板法蘭焊接時可使用防火布包裹端板法蘭及已固定的熱電偶，以避免飛濺燒蝕熱電偶及貫穿件表面。

焊接時焊層宜薄，減少焊接局部過熱;在圓周上進(jìn)行對稱焊接以避免熱量過于集中，每段焊縫長度控制在200毫米左右，并注意錯開焊接接頭。

為避免熱量集中對設(shè)備的損害，距離焊接位置最近的端板孔道與焊縫中間位置粘貼一條溫控標(biāo)簽，當(dāng)靠近焊縫處的溫控標(biāo)簽溫度接近85℃，則停止焊接，待焊件自然冷卻后再次進(jìn)行焊接。如此，可保證距離焊接位置最近的端板孔道處溫度不超過85℃。

5結(jié)論

通過對艙室壁熱電偶貫穿件安裝時的控制措施，可以解決熱電偶貫穿件安裝時出現(xiàn)的熱電偶裝配、熱電偶貫穿件的送裝及熱電偶測量元件易損壞等難點(diǎn)，能成功將熱電偶貫穿件安裝到位，滿足高溫氣冷堆艙室壁熱電偶貫穿件的安裝要求，為以后高溫氣冷堆的推廣奠定基礎(chǔ)，為后續(xù)高溫氣冷堆的安裝工作積累了經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]張俠.郭立剛.核電站電氣貫穿件的安裝、試驗(yàn)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014（11）：1637.