核級承壓容器水壓試驗(yàn)水溫及水質(zhì)分析

崔甫超 戴猛

摘 要M310型機(jī)組核級承壓容器水壓試驗(yàn)，是對核級高能容器強(qiáng)度和密封性的驗(yàn)證。由于核級承壓容器的重要性，其水壓試驗(yàn)用水對溫度及水質(zhì)有著嚴(yán)格的要求。通過同行電廠調(diào)研、規(guī)范分析和技術(shù)分析，明確核級承壓容器水壓試驗(yàn)水溫控制和水質(zhì)的要求，有助于對M310型機(jī)組核級承壓容器水壓試驗(yàn)準(zhǔn)備和實(shí)施工作起到良好的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞容器;水壓試驗(yàn);水溫;水質(zhì)

核電廠核級承壓容器水壓試驗(yàn)是法規(guī)和規(guī)范要求的項(xiàng)目，而且在壽期內(nèi)間隔固定期限（一般為十年或五年）后需重復(fù)進(jìn)行，按照法定規(guī)范進(jìn)行的承壓容器水壓試驗(yàn)是指使設(shè)備承受高于最大容許運(yùn)行壓力的某一合適的試驗(yàn)操作，以檢驗(yàn)其強(qiáng)度和密封性。由于核級承壓容器對機(jī)組安全和穩(wěn)定運(yùn)行的重要性，其水壓試驗(yàn)對試驗(yàn)用水的溫度和水質(zhì)有著嚴(yán)格的要求。

1 目的

本文通過調(diào)研同行電廠、分析理解規(guī)范、開展技術(shù)分析，對核級承壓容器水壓試驗(yàn)的試驗(yàn)用水溫度及水質(zhì)進(jìn)行明確，用以規(guī)范指導(dǎo)核級承壓容器水壓試驗(yàn)的順利實(shí)施。

2 試驗(yàn)用水水質(zhì)分析

2.1 同行電廠調(diào)研

針對核級承壓容器水壓試驗(yàn)水質(zhì)的相關(guān)要求，對有相關(guān)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)的電廠（秦山二期、秦山二擴(kuò)、寧德核電及紅沿河核電）進(jìn)行了調(diào)研，調(diào)研結(jié)果如下：

秦山二期安注箱采用含硼水，其他容器采用SED除鹽水進(jìn)行打壓;秦山二擴(kuò)均采用SED除鹽水進(jìn)行打壓;寧德核電安注箱采用含硼水，其他容器采用SED除鹽水進(jìn)行打壓;紅沿河核電安注箱采用含硼水，其他容器采用SED除鹽水進(jìn)行打壓。

同行電廠對于核級承壓容器水壓試驗(yàn)水質(zhì)的理解各不相同，因此在打壓時(shí)關(guān)于各個(gè)容器水壓試驗(yàn)的水質(zhì)要求也不完全一樣。

2.2 規(guī)范分析

2.2.1 規(guī)范要求

針對核級承壓容器水壓試驗(yàn)水質(zhì)的要求，對RSE-M各個(gè)版本規(guī)范進(jìn)行梳理，各個(gè)版本規(guī)范對于容器水壓試驗(yàn)水質(zhì)的要求如下：

（1）RSE-M 1997版中文規(guī)范：

（2）RSE-M（1997版+2005修訂）中文規(guī)范：

2.2.2 理解分析

綜上RSE-M規(guī)范各個(gè)版對于水壓試驗(yàn)用水水質(zhì)要求理解為：試驗(yàn)用水水質(zhì)應(yīng)與相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行文件中對試驗(yàn)用水水質(zhì)的規(guī)定保持一致，若系統(tǒng)運(yùn)行文件中未對水壓試驗(yàn)用水水質(zhì)作出要求，則應(yīng)特別注意，與主回路系統(tǒng)相連的回路或容器，應(yīng)使用含硼水來防止導(dǎo)致主回路冷卻劑稀釋。

此處相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行文件規(guī)定的試驗(yàn)用水水質(zhì)要求不能理解為系統(tǒng)正常運(yùn)行的水質(zhì)要求，因?yàn)闅怏w承壓容器等以氣體為介質(zhì)的容器正常運(yùn)行時(shí)無水質(zhì)要求，應(yīng)為在相關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行文件中對于進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)的水質(zhì)要求。因此與主回路相連的容器進(jìn)行打壓，如果系統(tǒng)運(yùn)行文件中沒有對試驗(yàn)用水的要求，并且能保證水壓試驗(yàn)期間不會導(dǎo)致主回路冷卻劑稀釋，則可以不使用含硼水。

3 試驗(yàn)用水溫度分析

3.1 同行調(diào)研

針對核級承壓容器水壓試驗(yàn)試驗(yàn)用水水溫的相關(guān)要求對有相關(guān)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)的電廠（秦山二期、秦山二擴(kuò)、寧德核電及紅沿河核電）進(jìn)行了調(diào)研，調(diào)研結(jié)果如下：

秦山二期和秦山二擴(kuò)在大綱中對試驗(yàn)用水的溫度有明確的規(guī)定：“試驗(yàn)用水的溫度應(yīng)與材料的力學(xué)性能相匹配。對于鐵素體鋼制作的承壓容器，耐壓試驗(yàn)的水溫應(yīng)不低于下列值中的最大值：初始耐壓試驗(yàn)的水溫;比材料韌-脆轉(zhuǎn)變溫度RTNDT高30℃。

但實(shí)際執(zhí)行時(shí)，對于三個(gè)安注箱的試驗(yàn)用水水溫按大綱要求執(zhí)行水溫≥24℃（二期加裝了加熱器，二擴(kuò)加裝未使用），其他容器水壓試驗(yàn)未做特殊要求，按常溫執(zhí)行（二擴(kuò)在9、10月份）實(shí)施，試驗(yàn)溫度較高。

調(diào)研紅沿河及寧德核電均未對水壓試驗(yàn)試驗(yàn)用水水溫作出規(guī)定，實(shí)際執(zhí)行均采取與環(huán)境溫度相匹配的水，未安裝加熱器。寧德核電在夏天實(shí)施容器水壓試驗(yàn)，溫度較高。

3.2 規(guī)范分析

3.2.1 規(guī)范要求

針對核級承壓容器水壓試驗(yàn)試驗(yàn)用水溫度的要求，對RSE-M、RCC-M以及GB150.1-2011《壓力容器》進(jìn)行梳理，對于水壓試驗(yàn)試驗(yàn)用水溫度的要求如下：

（1）RSE-M（1997版+2000修訂）C2130章節(jié)對蒸器發(fā)生器二次側(cè)水壓試驗(yàn)溫度要求：

（2）RCC-M（2000版+2002修訂）規(guī)范C5000章節(jié)對于壓力容器水壓試驗(yàn)溫度要求：

3.2.2 理解分析

綜上可見，RSE-M、RCC-M以及GB150.1-2011《壓力容器》規(guī)范均有關(guān)于水壓試驗(yàn)用水的溫度要求，因此應(yīng)對核級承壓容器水壓試驗(yàn)試驗(yàn)用水的溫度提出要求。參照RSE-M規(guī)范及RCC-M規(guī)范，對容器水壓試驗(yàn)溫度要求如下：

試驗(yàn)用水的溫度應(yīng)與材料的機(jī)械性能相匹配。對于鐵素體鋼制作的承壓容器，水壓試驗(yàn)的水溫應(yīng)不低于下列值中的最大值：首次水壓試驗(yàn)用水的溫度;比容器材料韌-脆轉(zhuǎn)變溫度RTNDT高30℃。在任何情況下，水溫應(yīng)足夠高，以保證進(jìn)行試驗(yàn)的部件無結(jié)冰的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 技術(shù)分析

材料的沖擊吸收功隨溫度降低而降低，當(dāng)試驗(yàn)溫度低于Tk（韌脆臨界轉(zhuǎn)變溫度）時(shí)，沖擊吸收功明顯下降，材料由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，這種現(xiàn)象稱為材料的低溫脆性。并不是所有的金屬材料都具有低溫脆性，只有體心立方結(jié)構(gòu)金屬和某些密排立方結(jié)構(gòu)金屬才具有低溫脆性，面心立方結(jié)構(gòu)金屬不具備明顯的低溫脆性。經(jīng)查，鐵素體鋼是體心立方結(jié)構(gòu)金屬，具有低溫脆斷的特性;奧氏體不銹鋼是面心立方結(jié)構(gòu)，有試驗(yàn)表明，在-196℃—20℃時(shí)低溫韌性相當(dāng)，奧氏體不銹鋼一般不具備低溫脆性的特點(diǎn)。

因此對于奧氏體不銹鋼等面心立方結(jié)構(gòu)金屬制作的壓力容器，一般不需要考慮低溫脆斷的情況。對鐵素體鋼制作的壓力容器為防止出現(xiàn)低溫脆斷，應(yīng)對其水壓試驗(yàn)溫度的下限作出明確規(guī)定。

綜上分析，規(guī)范中對于鐵素體鋼制作的壓力容器水壓試驗(yàn)溫度提出更加嚴(yán)格的要求主要是考慮了低溫脆斷的情況，建議參考RSE-M規(guī)范B2000和C2000中對于一回路及蒸發(fā)器二次側(cè)的規(guī)定，對鐵素體鋼的水壓試驗(yàn)用水水溫作出明確規(guī)定，因此應(yīng)對核級高能容器水壓試驗(yàn)的溫度提出以下要求：

試驗(yàn)用水的溫度應(yīng)與材料的機(jī)械性能相匹配。對于鐵素體鋼制作的承壓容器，水壓試驗(yàn)的水溫應(yīng)不低于下列值中的最大值：首次水壓試驗(yàn)用水的溫度;比容器材料韌-脆轉(zhuǎn)變溫度RTNDT高30℃。在任何情況下，水溫應(yīng)足夠高，以保證進(jìn)行試驗(yàn)的部件無結(jié)冰的風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 結(jié)論

綜合同行調(diào)研、各規(guī)范分析以及技術(shù)分析，因此對核級承壓容器水壓試驗(yàn)試驗(yàn)用水溫度的要求如下：

（1）對于鐵素體鋼制作的承壓容器，水壓試驗(yàn)的水溫有明確要求，即應(yīng)不低于下列值中的最大值：

——首次水壓試驗(yàn)用水的溫度;

——比容器材料韌-脆轉(zhuǎn)變溫度RTNDT高30℃。

必要時(shí)可以在承壓容器外壁臨時(shí)加裝電加熱器來維持水壓試驗(yàn)期間的水溫。

（2）對于其他材料制作的承壓容器，水壓試驗(yàn)用水的溫度應(yīng)與材料的機(jī)械性能相匹配，不強(qiáng)制要求高于首次水壓試驗(yàn)用水溫度或比韌-脆轉(zhuǎn)變溫度RTNDT高30℃，但水溫應(yīng)足夠高，應(yīng)保證進(jìn)行試驗(yàn)的部件無結(jié)冰的風(fēng)險(xiǎn)。

4 總結(jié)

對于核級承壓容器水壓試驗(yàn)的水質(zhì)、水溫要求的規(guī)定如下：

對于水質(zhì)要求：為防止主回路意外稀釋，與主回路連接的承壓容器水壓試驗(yàn)原則上應(yīng)使用一定濃度的含硼水（如運(yùn)行部門識別未有導(dǎo)致主回路意外稀釋的風(fēng)險(xiǎn)，可以使用除鹽水）。其他核級承壓容器水壓試驗(yàn)的水質(zhì)要求根據(jù)容器內(nèi)表面耐腐蝕性能、容器材質(zhì)和容器裝載介質(zhì)的不同參照RCC-M F6610執(zhí)行。

對于核級承壓容器水壓試驗(yàn)的水溫要求：試驗(yàn)用水的溫度應(yīng)與材料的機(jī)械性能相匹配。對于鐵素體鋼制作的承壓容器，水壓試驗(yàn)的水溫應(yīng)不低于下列值中的最大值：

——首次水壓試驗(yàn)用水的溫度;

——比容器材料韌-脆轉(zhuǎn)變溫度RTNDT高30℃。

在任何情況下，水溫應(yīng)足夠高，以保證進(jìn)行試驗(yàn)的部件無結(jié)冰的風(fēng)險(xiǎn)。