分析核電廠重要儀表管線振動疲勞測試與治理

于景志 李恒敬 趙岳

中圖分類號：TM623 文獻標識：A 文章編號：1674-1145（2019）7-155-01

摘 要 眾所周知，核電廠內部設置著很多的儀表管線，主要用于監(jiān)測壓力、流量等機組狀態(tài)信息。其中部分關鍵性儀表管線的信號直接關系著反應堆和汽輪機運轉狀態(tài)。假如此類重要儀表管線出現(xiàn)斷裂，將導致機組非計劃跳機堆。截止到目前，已有很多電廠出現(xiàn)過這類儀表管振動斷裂事故。

關鍵詞 核電廠 重要儀表管線 振動疲勞 測試 治理

一、處理老化問題要求

對于設備老化處理要求，設備的循環(huán)操作會對部件的壽命有影響，這類影響主要來自于機械磨損。因為這種磨損是沒有辦法避免的，所以除非有確切的數(shù)據(jù)來證明該設備沒有嚴重磨損，否則就應該在規(guī)定的條件下進行次數(shù)運行老化，這是根據(jù)安全級數(shù)字化控制系統(tǒng)設備老化定理來處理一些設備老化的問題。但是，當安全級數(shù)字化設備處于相對平穩(wěn)的環(huán)境中時，就不存在明顯的老化，也不用確定設備的壽命，正因為這樣，這類設備就不用進行老化實驗了，當設備所處的地區(qū)累積輻射量不會太高，就可以不考慮輻射老化問題，也可以不進行相應的實驗。

二、環(huán)境要求

對于核安全DCS的環(huán)境要求，RCC-E規(guī)范里的環(huán)境要求十分嚴格，在我國，最先符合該規(guī)范要求的比如說像M310堆型的核電廠就是一個很好的例子。但是，不同的核電廠對環(huán)境的要求也不盡相同，比較典型的像國內AP1000堆型的核電廠對環(huán)境的要求就是：首先就要滿足NUREG-0800認可的環(huán)境要求，再根據(jù)不同情況遵從別的規(guī)范。就目前的實際鑒定結果而言，國內并沒有一個統(tǒng)一的核電標準要遵循的環(huán)境要求，大都是走一步看一步，所以也可以這樣認為，核安全級DCS設備的鑒定要滿足RCC-E中所規(guī)定的環(huán)境條件，還應該符合國內具體核電廠地址的一些要求。

三、理化性能檢測

對于核級儀表管的理化性能檢測，首先需按照爐批號、同一規(guī)格、同一制造工藝不同公稱外徑及壁厚做出數(shù)量約定，方便進行取樣。核級儀表管理化檢測項目一般包括化學成分、力學性能（含高溫拉伸），工藝性能、晶間腐蝕及洛氏硬度等，對于316L不銹鋼，化學成分中還需控制Co、B含量，以保證其相關工藝性能。對于壁厚小于2mm的核級儀表管，無法直接檢測其洛氏硬度，根據(jù)檢驗設備的不同，一般采用表面洛氏硬度HR 15T或維氏硬度HV檢測后換算成洛氏硬度的方法。核級儀表管的硬度是其重要的檢測指標，是儀表管與卡套接頭匹配的重要技術參數(shù)，儀表管的硬度一般為不超過85HRB為宜。

四、儀表管支撐的設置

應用于安全級儀表管線的支撐需具有抗震性能，抗震I類的支撐件需固定在抗震I類的構筑物或其他抗震I類的支撐件上。依照儀表管支撐的應用場合可分為固定點支撐或滑動點支撐。固定點支撐能夠預防儀表管的運動，滑動點支撐只對儀表管起到導向作用，儀表管能夠在固定范圍內自由活動，以減少附近設備振動和地震狀況下導致的儀表管道位移，確保其性能。

五、以事故及事故后環(huán)境條件為依據(jù)

核安全級數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)一般安置在通風的設備間，可以說系統(tǒng)是在較溫和的環(huán)境下運行的，而如果發(fā)生了一些不可抗拒的事件，比如地震運動，就會導致溫和環(huán)境下設備在設計基準事件中工作效率失效，所以對于事故和事故后的環(huán)境條件，核安全級數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)必須要考慮一些不可抗拒的事件發(fā)生的情況，盡量避免或減少設備因為地震或者其他非機械運動而發(fā)生損毀。

六、設備安裝要求

在安裝核安全級DCS設備的時候，一般情況下要運用模擬預期時的安裝方法和調定的位置來安裝，這樣有利于提高安裝效率。任何的安裝，都具有很嚴格的要求，都應該根據(jù)實驗報告的具體規(guī)定來進行，如果沒有實驗報告的支持，沒有按照實驗方式來進行安裝，那么設備的性能可能會因為用了不同的配置而有所降低，這樣就離原有的目標漸行漸遠。

七、振動治理改進措施

儀表管線壓力測量管線而且管徑不大，管內流體流速相對較慢，排除內部流體激振致使管線振動的可能性；依照當場場觀測結果，也排除生根于混凝土墻壁支架導致振動的可能性，進而明確振動全部因母管導致的。也就是高速蒸汽流體致使母管出現(xiàn)高頻管壁振動，而導儀表管線振動劇烈。考慮到對接焊焊縫導致的應力集中系數(shù)比較小，因此擬定減振策略如下：轉接頭變更為錐形，上游部分外徑21.3mm、壁厚6.5mm，下游外徑9.6mm、壁厚1.65mm，中間部位圓滑過渡；插套焊變?yōu)閷雍浮?/p>

八、結語

經過振動特性測試，獲取了振源的重要振動頻率，確定了振動類型屬于高速流體致使的管壁振動模態(tài)，獲得了儀表管振動的根本原因，明確了后續(xù)擬定減振策略的方向。

參考文獻：

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