核電機組二回路水壓試驗技術探討

王遠航 陳興

(中國核電工程有限公司,北京 100000)

核電機組二回路水壓試驗技術探討

王遠航 陳興

(中國核電工程有限公司,北京 100000)

本文詳細闡述了水壓試驗方案關鍵參數的確定過程,指出了方案制定過程中的注意事項,同類型機組二回路水壓試驗方案制定時可借鑒。

核電 二回路 水壓試驗 參數確定

核電機組二回路水壓試驗是核電機組建安階段大型試驗之一，該試驗對蒸汽發生器二次側、給水、主蒸汽管道及其附件進行試壓，以檢查其強度和密封性。根據《調試階段水化學技術規定》(以下簡稱水化學規定)和《RCC-M壓水堆核島機械設備設計和建造規則》(以下簡稱RCC-M規范)等規范的規定，該試驗涉及到電站重要設備蒸汽發生器，為核安全局重點監督并見證的試驗項目，在工程實踐當中，制定的方案不僅要滿足行業規范的相關規定，還需結合工程實際，以使試驗過程、結果滿足要求。本文以福清核電1號機組二回路水壓試驗工程實踐為例，對整體水壓試驗方案的關鍵參數確定過程做了詳細介紹，同時指出了方案制定過程中需注意的事項，為同類M310堆型核電站二回路水壓試驗提供參考。

1 水壓試驗參數的確定

1.1 水質標準

根據《電力建設施工及驗收技術規范》(以下簡稱電建規)中要求，僅要求為清潔水；含不銹鋼材質時，試驗用水中氯離子含量不得超過25ppm。

根據施工規范中要求，液壓試驗應使用潔凈水。當對不銹鋼、鎳及鎳合金管道，或對連有不銹鋼、鎳及鎳合金管道或設備的管道進行試驗時，水中氯離子含量不得超過25ppm。由于二回路水壓試驗中包括含鎳合金的蒸汽發生器設備，故至少需滿足試驗用水氯離子含量不得超過25ppm。

根據RCC-M規范，蒸汽發生器二次側水壓試驗用水為A級水+聯氨(200ppm)+氨，PH≈10.5。

根據水化學規定中要求：蒸汽發生器二次側水壓試驗水質[1]：PH值(25℃)10.0-10.5；氯化物＜0.50ppm；溶解氧＜0.10ppm；氨，按PH值要求；聯氨，75-200ppm。

綜合考慮以上文件要求，試驗用水必須滿足上游設計文件要求，而RCC-M規范對水質要求過高，安裝階段無法滿足要求，最終選擇試驗水質按照水化學規定中的規定為標準。

1.2 試驗壓力的確定

根據電建規，其試驗壓力應不小于設計壓力的1.25倍。

根據RCC-M規范，壓力容器：不應低于設計壓力的1.5倍；管道：試驗壓力不應低于運行最大壓力的1.5倍。

根據施工規范中要求，試驗壓力為設計壓力的1.5倍，同時還規定當管道的設計溫度高于試驗溫度時，還需乘以設計溫度和試驗溫度下材料的許用應力比值。

根據參與水壓試驗范圍系統設計手冊和設備廠家技術文件，試驗壓力為設計壓力的1.5倍。

綜合考慮各規范試驗壓力要求，最終選擇試驗壓力為設計的壓力的1.5倍進行試驗。

1.3 試驗用水的溫度

根據電建規要求：水壓試驗宜在水溫與環境溫度5℃以上進行，但介質溫度不宜超過70℃。否則必須根據具體情況，采取防凍及防止金屬冷脆折裂等措施。

根據《DLT5054-1996 火力發電廠汽水管道設計技術規定》要求：水壓試驗用水溫度[2]，應不低于5℃，也不大于70℃。試驗環境溫度也不得低于5℃，否則，必須采用防止凍結和冷脆破裂的措施。

根據RCC-M規范要求：試驗用水的溫度應與材料的力學性能相配。對于鐵素體鋼制造的部件，水壓試驗過程中溫度不應低于部件最高韌脆轉變溫度再加上30℃。

根據核動力院設計文件《蒸汽發生器水壓試驗規程》(以下簡稱“SG規程”)，水壓試驗過程中，蒸汽發生器外壁溫度不能低于產品不見的組成部分RTNDT+30℃，水壓試驗時，任何情況下外壁溫度都不能超過60℃[3]。

綜上，為防止凍結和冷脆破裂，試驗水溫及環境溫度不得低于5℃，遵循RCC-M規范及設計文件要求，取RTNDT為-12℃[4]，考慮到試驗水溫與外壁溫度差，散熱等情況。最終確定試驗用水的溫度為30-60℃。

1.4 壓力曲線的制定

根據“施工規范”中規定[5]，液壓試驗應緩慢升壓，待達到試驗壓力后，穩壓10min，再將試驗壓力降至設計壓力，穩壓30min，應檢查壓力表有無壓降、管道所有部位有無滲漏。

根據“RCC-M規范”：在溫度穩定以后，無特殊要求時，容量大于1m3的部件以低于1MPa/min的速度升壓[5]。

根據“SG規程”規定，完成二次側充水排氣，一旦水的溫度穩定后，可以開始升壓，壓力上升的速度最大不應超過0.4Mpa/min，壓力下降速率不超過0.4Mpa/min，但偶然的升將梯度允許達到1.0Mpa/min[5]。

綜合考慮規范要求及水溫的要求，確定方案升/降壓速率＜0.3MPa/min。

2 方案制定過程中其他注意事項

(1)靜態保壓與動態保壓的選擇。制定方案時，需考慮保壓的方式，可參考其他電站實施情況及試壓的范圍，評估可能的泄漏點及泄漏率。如果可能的泄漏量使得在保壓期間壓力無法維持在允許范圍內，必須進行動態保壓。

(2)壓力表安裝位置的選擇。根據規范要求，液體管道的試驗壓力應與最高點壓力為準，當最低點的壓力不得超過管道組成件的承受力。在整個二回路水壓試驗中，高度差達到30m，以蒸汽發生器頂部最高點壓力表讀數為準。

3 結語

水壓試驗水質，溫度，壓力曲線，驗收標準的確定，選擇哪一種規范作為參考依據是關鍵。首先要滿足設計院提供的技術文件，它是最直接的，必須首先滿足的要求。當設計院技術文件沒有明確時而其他規范有要求時，也需滿足其他規范的要求，首先是行業規范，其次是國標。

希望通過對本文的介紹，使新核電新從業者對其原理有更深層次的認識，掌握其關鍵參數計算過程，靈活運用各種規范，制定出合理的試驗方案，并為同類型機組開展二回路水壓試驗提供有益借鑒。

[1]中國核電工程有限公司,調試階段水化學技術規定[S].

[2]化工部.GB50316－2000工業金屬管道設計規范(2008年版)[S].

[3]中國核動力研究設計院.蒸汽發生器水壓試驗規程[Z],2011-05-06(D版).

[4]核工業第二研究設計院.RCC-M壓水堆核島機械設備設計和建造規則(2000+2002補遺)[S].

[5]住建部.GB50235-2010工業金屬管道工程施工規范[S].