AP1000核電機組壓力管道水壓試驗要素及過程解析

閆晨帥，王維雪（.國核工程有限公司，上海 0033； .新疆電力科學研究院，烏魯木齊830000）

AP1000核電機組壓力管道水壓試驗要素及過程解析

閆晨帥1，王維雪2
（1.國核工程有限公司，上海 200233； 2.新疆電力科學研究院，烏魯木齊830000）

核電機組壓力管道水壓試驗是以水作為介質在密封狀態下通過靜壓方式進行的耐壓試驗，以驗證試壓邊界密封性、試壓設備結構強度和安全裕度為目的。文中闡述了壓力管道水壓試驗要素及試壓過程，分析了水壓試驗影響因素，對AP1000核電機組壓力管道水壓試驗順利完成具有一定的參考意義。

AP1000；壓力管道；水壓試驗

1　引言

AP1000核電機組施工建造過程中包含大量的壓力管道安裝工作，壓力管道系統的密封性和完整性對整個核電機組的安全穩定運行至關重要。水壓試驗作為檢驗壓力管道強度和密封性的重要手段，必須嚴格按照相關技術規范和標準予以執行。

本文主要闡述了AP1000核電機組壓力管道水壓試驗要素及試壓過程，分析了水壓試驗影響因素，對AP1000核電機組壓力管道進行水壓試驗具有一定的借鑒意義。

2　試驗要素

（1）壓力邊界。AP1000核電機組壓力管道水壓試驗通常以系統為單位作為試驗回路，對于較龐大的系統可根據系統布置和閥門、排氣口及排水口等管部件設置劃分為多個試驗回路進行試壓。試壓邊界主要由以下幾個方面確定：1）試驗壓力及試驗介質相同；2）管道等級相同；3）現場實際情況等。

試壓邊界的確定應保證試壓過程中對所有必須試壓的管道系統及設備部件進行打壓，避免試壓遺漏的同時亦應防止擴大試壓邊界以避免低壓設備或部件損壞。

（2）試驗壓力。水壓試驗應在高于設計壓力的情況下進行，主要包括以下原因［1］：1）使試壓系統高應力區材料達到屈服強度，減弱和消除殘余應力；2）檢查存在泄漏或破裂隱患的設備、部件和焊縫等，排除并避免管道系統在正常運行工況下發生泄漏或破裂事故。

核級安全相關管道系統最低試驗壓力不應低于超壓保護裝置所保護邊界內任何部件最低設計壓力1.25倍；在試壓系統內任何點的最高允許試驗壓力不超過最低試驗壓力的6%［2］。

非核級安全相關管道系統任何位置處最低水壓試驗壓力不應低于設計壓力1.5倍；最高允許試驗壓力不能夠超過任何隔離部件最大允許試驗壓力［3］。

（3）試驗溫度。水壓試驗溫度的確定應綜合考慮以下因素：1）試驗溫度與環境溫度之差不宜過大，以避免試壓介質向環境中散熱量過大而使得試壓介質溫度降低，對水壓試驗質量造成影響；2）試驗溫度應高于環境露點溫度以防止壓力邊界結露而無法判斷試壓系統是否泄露；3）試驗溫度應避免造成試驗人員燙傷；4）試驗溫度應高于試壓系統材質脆性轉變溫度，避免試驗壓力下壓力邊界內發生冷脆破裂事故，其中ASME-III第I冊附錄G-2400推薦核級管道系統試驗溫度T≥RTNDT+33℃。

綜上所述，非核級管道系統試壓介質溫度宜控制在高于環境溫度10℃～20℃，核級管道系統試壓介質溫度宜控制在50℃～55℃。

（4）穩壓時間。通常情況下試壓過程中若管道系統或設備部件存在缺陷，試壓介質通過缺陷部位泄漏則需要一定的時間。因此，為了試壓期間能夠更充分地暴露缺陷，穩壓時間應當在最高試驗壓力值至少連續保持10min［3，4］。

（5）驗收準則。水壓試驗驗收準則主要包括以下三個方面：1）試壓過程中檢查并確認與設備、管道及閥門等相關焊縫、法蘭面處無可見的濕潤和滲漏，壓力表示數基本恒定；2）試壓過程中若臨時墊片或密封裝置等發生輕微滲漏，滲漏量不應超過保持試驗壓力穩定的允許容量；3）隔離裝置處的輕微泄漏不影響試壓期間的各項檢查。

3　試驗步驟

（1）介質注入。試壓介質應由試壓管線低點逐級注入，同時打開系統最高點排氣裝置以排出試壓介質注入過程中系統內的氣體。排氣裝置連續有試壓介質溢出時進行關閉，并停止注入試壓介質。升壓前應檢查系統是否存在試壓介質泄漏現象，若存在，應禁止試驗操作并及時進行處理；（2）升壓。當試壓系統溫度與試壓介質溫度接近且符合試驗溫度要求時即可對系統進行加壓。當壓力升至50%試驗壓力平臺時，保持壓力穩定，檢查試壓系統是否存在滲漏。若存在，應采取泄壓處理方式，禁止帶壓修復，待缺陷消除后重新進行試驗；若無異常，可直接或再通過一次穩壓后的檢查升壓至最高試驗壓力；（3）穩壓。當試壓系統內壓力升至最高試驗壓力時應連續保持至少10min，并觀察在此期間試壓用壓力表示數是否穩定。若試壓過程中試壓介質溫度低于試壓要求時，可通過設置加熱裝置加熱試壓介質的方式保證試壓結果的可靠性；（4）降壓。在穩壓期間水壓試驗合格的前提下，核級管道系統將壓力泄壓至75%試驗壓力或設計壓力（取兩者較大值）并保持壓力穩定，非核級管道系統將壓力泄壓至設計壓力并保持壓力穩定，再次檢查試壓系統是否泄漏，若無滲漏且壓力表示數穩定則水壓試驗合格。

4　水壓試驗影響因素

（1）管道參數。試壓系統中管道越長、直徑越大、設計壓力越高，試壓過程中注入介質和升壓時間則越長，因散熱原因試壓介質溫度變化則越明顯，勢必將對試壓質量造成影響。因此，在標準規范及升壓速率允許的前提下，可適當增加試壓泵功率和數量及排氣點數量，以縮短升壓時間；（2）管內氣體。由于氣體可壓縮性較強，介質注入過程中若管道系統內氣體未能有效排出，則可能會導致升壓時間延長、試壓系統震動，極易造成壓力表示數不穩定。此外，若管道系統確實存在缺陷問題，試壓過程中極有可能發生爆破事故，對試壓人員的人身安全造成威脅；（3）環境溫度。由于試壓過程中環境溫度變化會造成試壓系統內壓力波動，尤其在穩壓階段，環境溫度的明顯變化極可能造成壓力表示數不穩定，影響水壓試驗的準確性。此外，試壓環境溫度不應低于5℃，當在環境溫度低于5℃進行水壓試驗時應當采取有效地防凍措施。

5　總結

壓力管道水壓試驗作為AP1000核電機組建設過程中的重要環節，其施工質量對核電機組安全穩定運行有著至關重要的作用。正確地劃分水壓試驗回路、合理地確定試驗溫度和壓力、充分地了解水壓試驗影響因素對AP1000核電機組壓力管道水壓試驗順利完成具有重要意義。

［1］涂志遠，袁彪.RCC-M、RSE-M和ASME中關于核電廠一回路水壓試驗要求的對比分析［J］. 核標準計量與質量，2014（04）：10-15.

［2］曹紅軍，閆修平.首臺AP1000一回路水壓試驗方案及風險分析［J］.核安全，2013，12（02）：39-44.

［3］ASME B31.1 動力管道規范［S］.2004.

［4］ASME III核設施部件建造規則（第1冊）NB/NC/ND分卷［S］.2004.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.143

閆晨帥（1987-），男，河北衡水人，碩士研究生，管道助理工程師，主要從事AP1000核島管道施工技術及管理工作。