核一級BOSS頭焊縫返修水壓試驗評估

戴猛 陳平 晉嘉昱 崔甫超

福建福清核電有限公司 福建福清 350318

水壓試驗是指在密封狀態下，以水為介質進行的耐壓試驗，目的是為了驗證壓力邊界設備密封性及結構強度，以及設備整體的安全裕度。確保從前一次水壓試驗結束到下次試驗實施之前的這段時間里反應堆一回路系統在正常運行和設計基準事故工況下是安全的，是滿足核安全法規的。根據RSE-M規范要求，重復性一回路系統水壓試驗的周期為十年，而在兩次水壓試驗時間間隔內或多或少均會進行一系列一回路的技改維修活動，但是當更換任一個組件或進行了一項重大的維修作業后，可能會導致已進行的水壓試驗失效，因此需要對這些技改維修活動進行水壓試驗評估，免除水壓試驗的再鑒定要求。因此進行技改維修活動后的水壓試驗的評估是有必要的[1]。

1 背景

1.1 項目來源

2016年4月6日，某電廠2號機組在運行期間發生2RCP018VP脈沖管線BOSS頭焊縫漏水；據此事件核安全局發出“關于核電廠反應堆冷卻劑系統部分管道與管座（BOSS頭）焊縫缺陷共性問題的經驗反饋”的函；函件中明確表述：考慮到一回路BOSS頭焊縫的重要性，結合營運單位和監督站的反饋情況，NNSA提出要求：

（1）對于運行機組、考慮到維修窗口等原因，對于同類BOSS頭焊縫，尤其是穩壓器安全泄壓管線等重要部位，營運單位在分析評估、制定失效應對預案并采取檢測措施的基礎上，于最近一次大修期間完成排查和返修處理工作；

（2）對存在超標缺陷顯示焊縫，營運單位應組織相關單位制定打磨補焊或更換BOSS頭重新焊接的方案，并經設計認可，同時營運單位要加強返修焊縫的無損檢測，確保焊縫的返修質量。

1.2 BOSS頭簡介

BOSS頭焊縫亦稱“接管座”焊縫，由BOSS頭和主管焊接組成，BOSS頭與主管焊接形式有兩種，一種是BOSS頭與主管直接相焊，另一種是BOSS頭與主管相焊后鉆孔；BOSS頭材質為奧氏體不銹鋼（牌號有Z2CND1812N、Z2CN18-10），BOSS頭內徑一般≤60mm。

圖1 騎坐式BOSS頭焊縫

圖2 嵌入式BOSS頭焊縫

1.3 評估原因

根據核安全局發文要求，某核電廠102、201、301大修期間，依次對1號機組、2號機組和3號機組一回路壓力邊界核一級BOSS 頭焊縫進行全面排查，對查出超標缺陷的BOSS頭焊縫實施返修處理，由于201、301大修均會在BOSS頭焊縫處理完成后進行在役一回路水壓試驗，因此可以不用進行水壓試驗評估。而1號機組在役一回路水壓試驗已在101大修期間實施完畢，根據RSE-M規范，在役一回路水壓試驗每隔十年進行一次，所以102大修期間不會進行在役一回路水壓試驗，因此為了確保BOSS頭焊縫返修不會導致已實施的水壓試驗失效，保證一回路的完整性以及管道的密封性和安全性，需要對102大修期間進行處理的BOSS頭焊縫進行水壓試驗評估[2]。

某核電102大修期間一回路壓力邊界核一級BOSS 焊縫計劃RT 排查43條，其中外徑＞50mm或內徑≥25mm 的BOSS 焊縫有16 條，對RT檢出超標缺陷的BOSS 焊縫將立即實施返修。

2 評估過程

2.1 規范要求

根據RSE-M規范B2122章節：當更換任意一個組件或進行了一項重大的維修作業后，應當對回路實施包括水壓試驗在內的再鑒定（參考A8500和B8500分級的不同情況）。

RSE-M規范A8500章節將維修活動分為非關注級（nonnotable）、關注級(notable)、特殊關注級(particular notable)、重要關注級（significant notable）4個級別，對于一回路/主二回路（CPP/CSP）的維修活動分為：

非關注級；如果設計文件證明相關的完整性（其他情況下：材料的特性或應力的狀況）不因維修操作而被懷疑，該維修活動為非關注級。

關注級（非重要），符合如下定義情況之一：

B/C8523.1：對于密閉容器的承壓設備的力學性能影響有限的作業；

B/C8523.2：僅通過無損檢測進行的再鑒定；

B/C8523.3：通過在役跟蹤和無損檢測進行的再鑒定；

B/C8523.4：與前次活動相關的偏離處理程序。

其他情況屬于重要關注級作業。

RSE-M規范A8550章節指出了維修分級與強制性法規之間的關系：

非關注級作業：此作業無需向管理當呈遞文件。

關注級作業：此作業不質疑以前再鑒定的條件。修復后的檢驗可以代替設備的部分再鑒定。

重要關注級作業：需要再鑒定，包括重新實施法定水壓試驗。

2.2 評估分析

根據上節摘取的規范A8500章節可知，只有將核一級BOSS頭焊縫的維修分級為非關注級或關注級（非重要）才不會導致之前實施的水壓試驗失效，從而避免重新實施法定水壓試驗。根據A8523.1章節，要將一回路/主二回路（CPP/CSP）的維修作業分級為關注級非重要必須滿足B/C8523.1—C8523.4所規定的四種情況。由于BOSS頭焊縫均為核一級部件，需根據B8500章節進行劃分，因此BOSS頭焊縫維修需滿足B8523.1—B8523.4章節條款。

（1）B8523.1條款符合性：根據B8523.1Fa)，外徑小于或等于50mm，內徑小于25mm時實施焊接或補焊的騎坐式連接管嘴或Boss管嘴或射線導源孔堵頭；經排查，某核電廠102大修期間一回路壓力邊界核一級BOSS 焊縫計劃RT排查43條，有27條BOSS頭焊縫滿足此要求，遵循下列特殊的再鑒定要求即可判定為關注級作業（非重要）：

維修期間需要對KCU 沖擊功低于3daJ/cm2的奧氏體不銹鋼鐵素體鋼進行焊接作業時，要在作業前提供文件以證明母材金屬不受影響。

當需要對特殊情況Fa)的鐵素體鋼進行焊接作業時，要在作業前提供文件以證明母材金屬不受影響。焊條應是堿性低氫的，應建立焊條烘干、預熱、后熱的程序。

（2）B8523.2條款符合性：對于外徑大于50mm，或外徑小于50mm，內徑大于25mm的BOSS頭焊縫支管焊接不滿足B8523.1任何條款，并且由于BOSS頭焊縫返修焊接屬于手工氬弧焊，且由于現場條件所限制，只能進行射線檢測。所以剩余的16條BOSS頭焊縫返修既不滿足B8523.2的要求（僅通過無損檢測進行再鑒定的條件）。

（3）B8523.3條款符合性：BOSS頭焊縫返修焊接屬于手工氬弧焊，不滿足B8523.3A和B的要求（通過實施跟蹤和無損檢測進行再鑒定的條件：只適用于管道對接焊縫），根據B8523.3C手工焊的其他情況：對于B8523.1未覆蓋的焊接作業和手工補焊，對此B8523.2條款的情況不適用或B8523.3A和B未覆蓋，為便于定級關注級作業，維修文件要設定與前面條款相似的條款[3]。

（4）B8523.4條款符合性：與前面條款相比產生偏差的處理程序，如果再鑒定的條件不滿足從B8523.1至B8523.3的要求，營運單位可以在編制文件分析偏差和證明措施滿足要求的基礎上申請將分級維持在關注（非重要級）。

因此，根據B8523C和B8523.4章節要求，為了將維修作業分級為關注（非重要級），將制定類似于B8523.3A和B相類似的條款，也就是制作焊接見證件：模擬現場條件，包括現場作業障礙，焊縫可達性困難等，由同一焊工按照相同的焊接工藝（包括坡口、點焊方式和焊接位置等）進行焊接，同時建立焊接跟蹤單（記錄根部和填充焊道所使用的焊接工藝、焊接分布圖、焊接所使用的特殊姿勢、每一焊道在9點鐘位置的電流讀數、填充焊道的數目等），并且在焊接結束后進行射線探傷，確保焊縫合格。

某核電廠102大修期間一回路壓力邊界內不滿足B8523.1Fa)外徑大于50mm的BOSS頭焊縫有16條需要參照B8523C和B8523.4章節要求制作水壓試驗見證件，根據BOSS有焊縫類型的不同，在福清現場車間由焊工根據與設計產品焊縫相同的技術制作7個BOSS 焊縫返修驗證件。

3 評估流程總結

根據此次對于核一級BOSS頭焊縫的水壓試驗評估的經驗，可以對于一回路/主二回路的設備或部件上的維修活動進行一個評估流程分析，為以后類似的維修活動提供一個可以借鑒的做法。主要流程如下：①先根據RSE-M規范先對維修活動進行分級；②根據規范確定相應級別的維修活動是否會導致已實施的水壓試驗失效；③為了豁免水壓試驗采取相應的措施將維修分級降低。

4 結語

某核電廠102大修期間對于核一級BOSS頭進行水壓試驗評估的實踐經驗，為以后此類在重復性一回路水壓試驗之后在一回路壓力邊界上進行的維修活動，進行水壓試驗評估提供寶貴的經驗。并可以推廣應用到其他類型的壓水堆核電機組，為促進核電的國產化作出貢獻。