RCC－M標準2007版與2000版的差異分析

李小燕，胡 巖

（1.上海核工程研究設(shè)計院，上海200233；2.中科華核電技術(shù)研究院有限公司上海分公司，上海200030）

RCC－M是由法國核島設(shè)備設(shè)計建造規(guī)則協(xié)會（AFCEN）以規(guī)則形式頒布的法國壓水堆核島機械設(shè)備設(shè)計和建造規(guī)范，是壓水堆核島設(shè)計和建造規(guī)則（RCC）整體的一部分。主要適用于與安全有關(guān)的、壓水堆核島機械設(shè)備。在法國和德國共同合作框架下進行EPR（歐洲先進壓水堆）開發(fā)時，EPR的設(shè)計和建造有一套技術(shù)規(guī)范——ETCs（EPR TECHNICAL CODE）系列。AFCEN對法國RCC－M和德國KTA（核安全標準委員會安全標準）的有關(guān)規(guī)定作了比較，在參與完成ETC－M之后又將原RCC－M進行了相應(yīng)的修改，形成 RCC－M（2007版）。2007版的RCC－M標準是RCC－M（2000版）標準與2002年、2005年補遺和2007年的修改結(jié)合而成的產(chǎn)物。RCC－M（2007版）針對EPR項目，其內(nèi)容不僅適應(yīng)法國新的審查管理要求［2005年12月12日頒布的法國核能法令（ESPN）］，且與歐洲有關(guān)國家的審查管理要求有更多的一致性，也與美國的規(guī)范標準有更多的兼容性，并盡可能適應(yīng)美國的審查管理要求；該標準不僅適合法國國情，也注重與國際規(guī)范標準接軌。

根據(jù)國家核安全局發(fā)布的《第二代改進型核電項目核安全審評原則》國核安函［2007］28號的規(guī)定，目前國內(nèi)大規(guī)模建設(shè)的二代加核電廠采用的核島設(shè)備設(shè)計建造規(guī)則是RCC－M 2000版及2002年補遺。而臺山EPR項目采用的是RCC－M 2007版。歐洲三代核電廠EPR與國內(nèi)現(xiàn)有的二代加核電廠在機械設(shè)備標準要求上有何差異和提高，是業(yè)界比較關(guān)心的問題。本文將三代核電廠EPR所適用的RCC－M 2007版與二代加核電廠所適用的RCC－M 2000版（2002年補遺）內(nèi)容進行全面的梳理和研究，對其更新的原因及對國內(nèi)設(shè)計者和制造商的影響進行了分析。旨在為國內(nèi)設(shè)計院和設(shè)備制造廠提供借鑒。

1 RCC－M 2007版與2000版差異分析及影響

1.1 核島設(shè)備卷

在核島設(shè)備卷部分，RCC－M（2007版）對原有的一些規(guī)定做了修改和補充，并增加了新的內(nèi)容，提出了一些新的方法。

在A 4250中關(guān)于小型設(shè)備的定義部分，2000版主要以容積作為定義的條件，沒有涉及1級的小型設(shè)備，而2007版以壓力和容積的乘積作為定義的條件，包括1級的小型設(shè)備，相比較2007版的定義更科學(xué)，使設(shè)計使用時更有依據(jù)。在D 4490中2007版取消了2000版特定堆焊用鈷基合金硬化表面的規(guī)定，并加以說明，強調(diào)采用鈷基合金來硬化與冷卻劑接觸的表面必須經(jīng)用戶同意，并根據(jù)不同使用場合推薦采用鐵基或鎳基合金來硬化表面，盡量不用鈷基合金堆焊，其原因是與冷卻劑接觸的鈷基合金堆焊表面會帶來大量放射性物質(zhì)，對運行和維修人員帶來危害。在2007版的C 3600管道設(shè)計中進一步明確了動態(tài)載荷的規(guī)定，有利于對設(shè)備進行疲勞分析，提高了對核2級設(shè)備的疲勞分析的要求。G 1100內(nèi)容變動較大，2007版相對2000版進一步明確了G篇的適用范圍定義，使設(shè)計者更清楚理解適用于G篇的堆內(nèi)構(gòu)件定義和管轄的邊界。

2000版的水壓試驗主要是針對核島1級主設(shè)備和系統(tǒng)，規(guī)定簡單明確，而2007版中綜合了主一次系統(tǒng)（MPS）和主二次系統(tǒng)（MSS）的1級設(shè)備和系統(tǒng)的水壓試驗，因此與2000版相比有較大的區(qū)別；同時根據(jù)PED（歐盟承壓設(shè)備指令）的要求，2007版的水壓試驗要求有變化，如對單一材料的單個壓力容器水壓試驗壓力至少為1.43倍的設(shè)計壓力，在目前國內(nèi)二代加核電站中反應(yīng)堆壓力容器的水壓試驗為22.8MPa，而EPR為25.1MPa；2000版規(guī)定主系統(tǒng)水壓試驗至少是1.25倍主系統(tǒng)部件的最高設(shè)計壓力，簡單明確；而在2007版強調(diào)對于組合件、如果明確每個設(shè)備已經(jīng)單獨作過水壓試驗就可以采用1.3倍的Ps（最高工作壓力）作為組合件的水壓試驗壓力，系統(tǒng)水壓試驗最低要求比2000版的1.25倍更高。水壓試驗的變化對設(shè)計和制造提出了新的要求，表現(xiàn)為對應(yīng)力分析、密封要求、制造質(zhì)量、檢驗質(zhì)量都要相應(yīng)提高。2007版對制造廠和運行單位進行一級設(shè)備水壓試驗的要求規(guī)定得非常具體，要求更高了，相對來說，2000版特別對閥門的水壓試驗的規(guī)定可操作性更強。

2007版的C 5000（2級部件和非主系統(tǒng)的1級部件的壓力試驗）內(nèi)容與2000版有較大的差別，2007版的C 5000內(nèi)容與B 5000內(nèi)容幾乎完全一致，且內(nèi)容較為簡單，而在2000版中其適用范圍的規(guī)定很細致，各種情況下的壓力試驗都具有很強的可操作性。在2007版中取消了B 4500，因為整個RCC－M B篇都是針對核級承壓部件，列上非承壓零件的制造這一節(jié)沒有意義，因而取消。

2007版在A 3000中增加了要求提交危險性分析的文件、“指導(dǎo)手冊”的文件、壓力試驗條件的文件及超壓保護的文件，這些文件對核安全設(shè)備的安裝、調(diào)試、運行和維護是必要的，對評價核電廠的安全非常重要。在A 4200承壓設(shè)備部分，2007版中取消了2000版按運行工況分級的內(nèi)容，將屬于RCC－M 1、2級的范圍擴大，并加以細化和明確。因此在2007版中擴大了受制于RCC－M 1、2、3級的范圍（包括 MPS和MSS的設(shè)備）。

2007版新增有關(guān)以圍繞荷載平均值循環(huán)的交變荷載和不圍繞荷載平均值循環(huán)的非交變動態(tài)荷載的定義以及引起這類荷載的原因（B 3622），這類荷載將會引起閥門的突然打開或關(guān)閉，在管道系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)充分考慮這種類型的荷載對安全的風(fēng)險；新增重要的疲勞風(fēng)險的判定（C 3112），設(shè)計者可根據(jù)本節(jié)判斷部件是否要進行疲勞分析，使疲勞分析的目標更明確；增加了超壓保護的內(nèi)容（B 6000，C 6000，D 6000），這 和 ASME－III B 7000，ASME－III C 7000要求相對應(yīng)，確保當系統(tǒng)出現(xiàn)超過設(shè)計任務(wù)書規(guī)定的設(shè)計壓力或使用限值時，采用壓力釋放裝置，保證壓力邊界的安全，使得設(shè)計人員進行核承壓設(shè)備多重保護和承壓保護裝置的設(shè)計時有了明確的依據(jù)；新增了P篇安全殼貫穿件，列出各類安全殼貫穿件的組成及各組成零部件所依據(jù)的RCC－M規(guī)范，從而使安全殼貫穿件的設(shè)計有了明確的依據(jù)。

在技術(shù)附錄ZD幾何不連續(xù)區(qū)域疲勞分析中，2007版主要有如下幾點變化：①2007版增加了ZD 3000節(jié)，提出了另一個關(guān)于在所考慮的運行工況下確定允許循環(huán)次數(shù)的方法，該方法可使用ZI給出的S—N曲線；②2000版ZD 2300承諾今后將給出曲線σ＝f（N），在2007版中該承諾得到兌現(xiàn)，在新提供的表ZD 2300中，給出了三條這樣的曲線；③2000版ZD 2200中的注1，“只適用于裂紋尖端處塑性區(qū)為有限的情況”的條件在2007版中被刪除，這是因為在2007版ZD 2220b）4）中增加了考慮塑性區(qū)的影響后，對△σt（m，n）進行修正，并給出了的空缺值（即在沒有更合理的修正值情況下，可取該值）；④2007版ZD 2220b）5）中還新增了對△σt（m，n）按比率R進行修正的要求，并給出了R的定義和修正的公式。由定義可知，R反映了該應(yīng)力變化幅值中最小值與最大值之比，這些變化將對設(shè)備幾何不連續(xù)區(qū)域疲勞分析與評定產(chǎn)生影響。

技術(shù)附錄ZG快速斷裂分析方法中，2000版提出了兩種分析方法：第一種方法是根據(jù)設(shè)備在整個核電站壽期內(nèi)在所分析的區(qū)域內(nèi)可能存在的缺陷設(shè)定一個保守的安全裕度后，將該缺陷作為假想的基準缺陷，在簡化快速斷裂分析中采用此基準缺陷。第二種方法是根據(jù)設(shè)備在投入運行時的狀態(tài)來設(shè)定更切合實際的基準缺陷。在設(shè)定該基準缺陷時，不考慮運行中疲勞裂紋擴展的可能性，但在進行詳細評價時需要考慮這種可能性，以便得到計算缺陷，然后用此計算缺陷進行詳細的快速斷裂分析。在2007版，在附錄ZG中提出了全新的快速斷裂分析方法，該方法的流程圖見圖1。新方法在ZG 2000提出了篩選準則，如果符合篩選準則規(guī)定的要求，就不需作快速斷裂分析；如不符合ZG 2000的篩選準則要求，則要求按ZG 3000作常規(guī)的快速斷裂分析并按ZG 3000的準則要求進行評定；如不符合ZG 3000常規(guī)的快速斷裂分析中提出的評定準則要求，則要求按ZG 4000作詳細的快速斷裂分析并按ZG 4000的準則要求進行評定，如不符合ZG 4000詳細的快速斷裂分析提出的評定準則要求，則認為所分析區(qū)域不能抗快速斷裂，需反饋設(shè)計，進行修正。

ZG 3000的分析方法形式上類似2000版的第一種方法，但2007版對缺陷尺寸的確定提出了新的規(guī)定；對應(yīng)力強度因子的計算棄用2000版的ZG 3220的方法而采用影響函數(shù)法，并需考慮裂紋尖端塑性區(qū)的尺寸對應(yīng)力強度因子進行修正；評定準則也是全新的，并且評定的依據(jù)不用 KIR而代之以 KIC、KJC、KJ－△a。這樣，RCC－M ZG 2007版的快速斷裂分析方法就完全擺脫了ASME III附錄G（至少到2004版）的影響。

圖1 快速斷裂預(yù)防方法基本邏輯Fig.1 General logic for fast fracture prevention approach

ZG 4000的分析方法，其原則和2000版的第二種方法是一致的。但2007版沒有將2000版的第二種方法的具體內(nèi)容直接引用過來，而是有待以后補充（包括ZG 4200容器，ZG 4300管道）；2000版未提出針對奧氏體不銹鋼的快速斷裂分析方法，而在2007版中，針對奧氏體和奧氏體鐵素體設(shè)備（容器和管道）提出了篩選準則（ZG 2300），對奧氏體和奧氏體鐵素體容器提出了常規(guī)的快速斷裂分析方法（ZG 3400），但仍未給出奧氏體材料的韌性（ZG 6200奧氏體材料的韌性），有待以后補充；將材料的老化（輻射效應(yīng)、熱老化、應(yīng)力老化）對材料韌性KIC的影響列入規(guī)范（ZG 6120），具體給出了材料老化后的RTNDT計算公式。這些變化將對設(shè)備快速斷裂分析與評定產(chǎn)生影響。

1.2 材料卷

在2007版中廢除了部分法國牌號的鋼，增加了歐洲牌號的鋼，例如在M342化學(xué)成分要求中廢除NF A 49－117管道或其他用途的無縫平端管－鐵素體和奧氏體不銹鋼，NF A 49－213高溫用碳素鋼管和鐵素體合金無縫鋼管，增加了NF EN 10216－5受壓無縫鋼管、不銹鋼，NF EN 10217－1受壓焊接鋼管、室溫特性的碳鋼；用P 235GH和P 265GH兩種牌號的碳鋼卷焊管替換了2000版M1142采用的用于三級管道，不用充填金屬焊接的TS E 220和TS E 250型碳鋼卷焊管的牌號。

采用新的歐洲標準替換原來的法國標準，例如在M3000不銹鋼篇中用NF EN 12681替代 NF A 04－160（馬氏體不銹鋼鑄件）；M365.2射線照相檢測條件及驗收準則，M1114壓水堆用碳鋼鑄造的隔離閥閥體，M1115壓水堆冷卻劑泵電動機機座用的碳鋼或合金鋼鑄件中用標準NF EN 12681（附錄A）替換了NF A 04－160適應(yīng)設(shè)計，使得采購需要滿足面向全球范圍市場的要求。把NF EN 10222－1和10222－2引用至M1122 1、2、3級設(shè)備碳鋼鍛件和沖壓件，碳鋼1，2，3級鍛件的采購趨向于國際化，把NF EN 10028－1，10028－2引用至 M1131用于1、2、3級設(shè)備的碳鋼鋼板，使碳鋼1，2，3級棒材的采購趨向于國際化，把 NF EN 10025－1，10025－2引用至M1134通用結(jié)構(gòu)用的S1級和S2級鋼板梁和商品級棒材，使通用結(jié)構(gòu)用的S1級和S2級鋼板梁和商品級棒材的采購趨向于國際化。

在合金鋼部分，根據(jù)生產(chǎn)實踐和冶金工業(yè)的技術(shù)發(fā)展，對雜質(zhì)元素硫、磷的含量作出了進一步限制，降低其含量，提升材料的冶金質(zhì)量。例如反應(yīng)堆壓力容器（RPV）束帶區(qū)的16MND硫的含量由≤0.008%降低至≤0.005%，用于蒸汽發(fā)生器（SG）封頭制造的16MND5厚鋼板，用于SG殼體制造的18MND5鍛件，對于非束帶區(qū)的RPV筒節(jié)制造采用的材料，進一步降低S、P的含量，其S、P的含量由≤0.012%降低到≤0.008%，提高材料冶金質(zhì)量。

提高材料沖擊韌性KV值。在0℃時的軸向KV值提高與周向的要求相同，在－20℃時的KV值環(huán)向要求最低平均值為56J，對束帶區(qū)的韌性提出更高要求，對于防止脆性斷裂更有保證。放寬材料Rm上限值，提高拉伸試驗中A%（5d）斷后延伸率的最低值。例如放寬用于承壓邊界的18MND5的Rm上限，由600／700MPa放寬到600／720MPa，將 A%（5d）斷后延伸率的最低值由≥18提高至≥20，提高了材料塑性指標，18MND5板材的沖擊韌性值得到提高。

對RPV筒體鍛件、SG支撐環(huán)鍛件、碟形封頭的沖擊韌性，材料的無延性轉(zhuǎn)變溫度的降低，抗脆性斷裂的要求進一步提高。如在M2111，M2111Bis，M2112，M2112Bis，M2113，M2115，M2116，M2117，M2122，M2128，M2131，M2133等部分，規(guī)定了通過一系列KV沖擊試驗得出上平臺能量，上平臺能量從104J提高至≥130J，該值已大于美國核管會規(guī)范，對RPV材料的韌性要求更高。無延性轉(zhuǎn)變溫度RTNDT由低于－12℃降低至≤－20℃，有利于延長RPV的使用壽命。

在不銹鋼部分，對Z6CNNb 18－11，Z8CNT 18－11，Z8CNDT 18－12，Z8CNDNb 18－12材料規(guī)定了最小A%（5D）.的塑性指標由30%提高至35%，降低Z2CND 18－12控氮的高溫Rm，提高了材料性能。明確了M3401不含Mo的雙相不銹鋼鑄件用于泵殼，Z6CNDU 20－08M用于三級泵，非承壓鑄件內(nèi)，在250℃以下使用。

在特殊合金和其他材料部分，對一些內(nèi)容進行了補充和明確，例如規(guī)定了NC15Fe相當于600合金，NC30Fe相當于690合金；在M4107熱軋鎳－鉻－鐵合金（NC30Fe）板材中規(guī)定了如果厚度太小，KV試樣不能取，一般這種合金不作KV沖擊試驗，在M 4109熱擠壓鎳－鉻－鐵合金（NC30Fe）棒材中規(guī)定了一般可不作KV沖擊試驗，如A%＜45%才進行；對新增的牌號，相應(yīng)的熱處理工藝也做了規(guī)定。

2007版提高RPV材料沖擊韌性和降低無延性轉(zhuǎn)變溫度RTNDT，對制造材料的性能提出更高要求，對延長RPV壽期起了重要作用。

1.3 理化與無損檢測卷

RCC－M（2007版）無損檢驗篇采用了大量歐洲標準，如 EN 571－1、EN ISO 3452－2、EN 583 1－2－5、EN 12668 1－2－3、EN 12223、EN 10160 、EN 10307、EN 10246 6－7、EN 1713、EN 473等，在滲透檢測、超聲檢測、無損檢測人員的資格評定與認證等方面與歐洲標準接軌。在檢驗要求方面又提出了新的要求：① 通過采用與射線能量相關(guān)的線性加速器來定義厚度范圍；② 對于鈷－60射線源，強制性要求對焊接連接處采用增感屏；③ 對液體滲透法檢測產(chǎn)品的分級引入敏感性測試的方法；④ 根據(jù)經(jīng)驗反饋提出新的要求，通過對硫代硫酸鹽離子成分的評估對射線膠片成像質(zhì)量進行檢驗（優(yōu)化儲存條件）。

在一些要求上進行了相應(yīng)的修改，使之更明確。例如在MC 2634對接焊縫中增加了檢驗規(guī)定，即“對于接近垂直于壁的坡口以及鐵素體鋼焊縫的縱向缺陷探測，選擇的折射角應(yīng)該等于45°和70°，對接焊縫檢測時常采用折射角為45°和60°的探頭檢驗，根據(jù)坡口的類型選擇70°折射角的接頭，有利于檢出近表面的未焊合和縱向缺陷。在目視檢查方面增加了觀片燈的檢測標準、檢測使用的條件和時間間隔規(guī)定。即“觀片燈依據(jù)標準EN 25580進行檢查。這種檢查在設(shè)備第一次使用時候就要進行，并且推薦檢查間隔時間為12個月（最大不超過18個月）”，有利于進行評片。在MC 3312.6中增加了對于小管徑情況的補充規(guī)定，“可在小管徑的垂直透照和橢圓透照中可采用線型透度計并平行于焊縫放置”。對2000版中不完整的內(nèi)容進行了補充和完善。如MC 3145.2的內(nèi)容在93版中有體現(xiàn)，2000版被刪除，在2007版中再次補充并重新組織。對MC 7250原缺失的內(nèi)容進行了補遺。由于測量條件相同，2007版的MC 7400泄露試驗方法將整體真空檢漏法和局部真空檢漏法的內(nèi)容進行了合并。

1.4 焊接卷

將相關(guān)部分的引用標準進行了更新，增加了相關(guān)定義和新的內(nèi)容，對原來的一些要求進行了修改。如在S 1500新增手工、半自動和自動焊定義；S 1900補充工藝評定轉(zhuǎn)移相關(guān)條件；S 7610增加了增加對主回路和二回路管道自動焊根部缺陷處理內(nèi)容，擴大了適用范圍。在S 4242將支管定位角度小于等于75°修改為60°，要求有所提高；S 4340中2007版規(guī)定焊材直徑可適用所有規(guī)格尺寸，要求放松。

RCC－M（2007版）在S 3000部分較2000版有較大的變動，由于全面采用了EN ISO 15614－1標準，在標準格式、內(nèi)容等方面都有變化，是整個S篇中變化最大的部分。2007版的RCC－M放大了焊接工藝評定覆蓋范圍；取樣個數(shù)整體有所減少；在晶間腐蝕試驗中需要注意控制金屬材料的“碳”和“鉻”的含量；增加了焊接線能量的要求，雖然RCC－M（2000版）在控制線能量的方面也作出相應(yīng)規(guī)定，如依據(jù)焊接電流控制、焊接時的擺幅控制、焊接時預(yù)熱和層間溫度的控制，但這些只是作為間接的規(guī)定；2007版在一級部件和熱影響區(qū)的沖擊值增加了－20℃的沖擊，在母材分組對于碳鋼刪除最大覆蓋范圍在評定件Rm60兆帕之內(nèi)的規(guī)定，對于核電站常用碳鋼或低合金鋼材料進行較大規(guī)模評定時，可減收工藝評定數(shù)量。焊接線能量的引入是S 3000中最重要的改變，同時2007版關(guān)于工藝評定的要求相對于2000版有所放松，但是對制造管理提出了很高的要求。

2 結(jié)論

RCC－M標準的建立是作為法國核電項目以及相關(guān)的國外核電項目的設(shè)計和建設(shè)的工具。AFCEN對工業(yè)界實踐的發(fā)展成果、經(jīng)驗反饋進行了及時總結(jié)，以滿足新項目的需要、順應(yīng)RCC－M中引用的大量標準的變化以及發(fā)展需要，使RCC－M 在不斷地發(fā)展完善。新版RCC－M（2007版）針對EPR堆型而編制。適應(yīng)EPR堆型本身的特點，如60年壽期、滿足更高的安全要求等特點，其主要變化還體現(xiàn)在經(jīng)驗反饋、新技術(shù)應(yīng)用、適應(yīng)新的法規(guī)要求、引用標準的更新等。總的來說，新版RCC－M（2007版）沒有革命性的變化，而體現(xiàn)了AFCEN持續(xù)改進的思想。

［1］ AFCEN，RCC－M壓水堆核島機械設(shè)備設(shè)計和建造規(guī)則（2007年版）［S］.2007.

［2］ AFCEN，RCC－M壓水堆核島機械設(shè)備設(shè)計和建造規(guī)則（2000年版）［S］.2000.