AP1000核電機組壓接管道脫口建造質量事件原因分析

鹿松

本文介紹了某AP1000核電機組工程壓接管道的施工，并對施工過程中，出現的壓接口脫口的建造質量事件，進行深入的分析和評估。同時，有針對性地對后續該類型管道施工，提出了改進建議，為AP1000核電機組的模塊化管道施工，提供了借鑒和指導。

一、AP1000核電機組CAS系統概述

1.CAS系統功能

AP1000壓縮空氣系統（CAS）分為3個子系統，分別為儀用壓空子系統、廠用壓空子系統以及高能壓空子系統。儀用壓空子系統為氣動閥和儀表提供壓縮空氣；廠用壓空子系統分配到各個接口，為全廠氣動工具和氣動泵提供壓縮空氣；高能壓空子系統為主控室應急居留系統、發電機出口斷路器以及消防設備站提供壓縮空氣。

2.CAS系統管道施工特點

儀用壓空子系統分別采用304L不銹鋼管道和維特利管道。廠用壓空子系統采用A106碳鋼管道。高壓壓空子系統采用A335合金鋼。其中，維特利管道采用壓接工藝，需要專用的維特利接頭以及專用壓接工具，其安裝技術應用較少，對操作工人的要求較高。

二、CAS系統壓接管道脫口建造質量事件描述

2014年7月，某AP1000核電施工現場，在進行CAS系統調試過程中，連續3天發生三起CAS系統維特利管道脫口爆開的質量事件。出現脫口的非核級管段及彎頭的規格型號均為1”，材質均為不銹鋼，屬于維特利廠家生產的專用維特利管道。

三、CAS系統壓接管道質量事件原因分析

1.質量事件原因調查

以下從人、機、料、法（程序）、環五個方面對該問題進行調查和分析，具體情況詳述如下：

（1）人員

經查看相關的管道安裝交底記錄及培訓記錄，施工人員均參加了維特利廠家開展的管道安裝培訓。

（2）機具

安裝時使用的壓合工具的型號為PFT506，該工具為維特利廠家配備的專用工具。為了進一步驗證管道壓接使用合格的壓合工具，分別選擇了一個“1”的和一個“2”的管道進行壓接試驗，試驗結果滿足要求。

（3）材料

維特利管道及管件的供貨商為維特利管道設備（大連）有限公司，該公司為現場施工承包商的合格供方。該批次材料均入廠驗收檢查合格。

（4）程序

核對《管道安裝程序》，其內包含管道壓接的施工流程及技術要求。但在管道安裝的“管道安裝檢查記錄”表格中，未體現管道插入深度檢查項，在形成的安裝記錄中未體現實際插入深度值。

（5）環境

廠家配備的專用壓合工具的使用手冊及維特利管道安裝的相關設計文件中，均無工具使用及管道施工的環境要求（如，溫度、濕度等）。核島管道壓接時存在施工位置狹窄，不能兩至三個人同時操作，管道壓接時使用的壓合工具較重（達20斤），管道壓接至少需要兩個人配合，部分操作難度較大的地方，需要3-4人操作，才能保證管道及管件的水平及垂直度，以便于按照正確的壓接位置進行壓接。

2.質量事件原因分析

在對人、機、料、法、環，各施工要素進行深入調查和分析后，整理并匯總如下原因分析：

（1）直接原因

經綜合調查上述施工要素，壓接管道的插入深度不夠是造成CAS管道脫口的直接原因。如果按程序要求1寸維特利管道插入深度25mm，可以在壓接處有明顯溝槽，根部呈向外張開喇叭形狀。

現場已脫口的管道，其插入深度分別為10mm～15mm，比要求的插入深度少。管道的插入深度不足，導致在管道壓接過程中,無法形成溝槽和喇叭形狀。造成了CAS管道的脫口。

（2）根本原因

①現場施工承包商為按照程序要求對管道壓接連接

根據《管道安裝程序》中的規定，管道壓接時，其插入深度必須采用壓接標記模具或尺子進行測量，并在管子上畫線標記。而現場施工承包商施工班組，未按程序或交底的要求畫線標記，插入深度不夠的情況下即對管道壓接，導致壓接過程中,無法在管道根部形成溝槽和喇叭狀。所以，未按程序和安全技術交底要求施工是造成CAS管道脫口的根本原因。

②現場施工承包商質量監督失效

現場施工承包商的質量監督人員未嚴格按照程序履行監督控制職責，未對所選擇的控制點進行有效檢查督，未對全部管口標記線檢查。在未確認全部管道插入深度達到規定要求的情況下，即在ITP上簽字，驗收通過。

（3）間接原因

①現場施工承包商經驗欠缺

由于壓接工藝首次在國內核電廠使用，人員無壓接經驗可循，對于壓接過程中技術要點理解不深刻，負責相關工作的技術人員經驗不足。CNF在試壓過程中發生脫管后，管道隊及技術人員未能及時提出質疑，查找管道脫口的原因，向廠家提出技術澄清或尋求技術支持，沒有對暴露出來的問題引起足夠的重視。在不明事故原因的情況下，放任質量隱患存在現場，擴大了本次管道脫口事件的影響范圍。

②施工程序存在缺陷

《管道安裝程序》中包含管道壓接的施工流程及技術要求，但在“管道安裝檢查記錄”中缺少插入深度的檢查項，在形成的安裝記錄中未體現實際插入的深度值。由于管道安裝工作程序的缺陷，促使現場施工承包商和質量監督人員未能充分理解壓接的技術特點。

③總承包管理單位監督深度不足

總承包管理單位的質量監督人員在ITP消點過程中，未對管道標記和插入深度提出質疑，檢查見證屏障被突破。其審核程序不到位，沒有對工作程序中存在的缺陷提出質疑。

四、質量事件處理

1.創新CAS壓接口插入深度檢測方法

經初步統計，該核電單臺機組約有3000余道維特利壓接管道接口。對安裝管道內部進行檢測，如，按常規方法，需要進行射線拍片檢查壓接深度。按當時的現場人力、物力配置，需要150天時間。另外，還有部分壓接口因安裝位置的限制，滿足不了射線拍片的要求。

經對各種檢測方法的研究分析后，發現超聲表面波是一種只能在固體物質表面傳輸的波，并且表面波傳輸時隨著傳播深度的增加超聲波能量急劇下降。表面波只能在固體中傳播，超聲波遇到聲阻抗不同的兩種介質（壓接管與空氣）分界面時會發生反射這一特征，來對壓接口深度進行測量。當表面波傳播到有阻礙傳播并且阻礙面與超聲波的傳播方向垂直時能形成反射，反射的超聲波可以在超聲波探傷儀中讀出探頭距離反射面的距離。根據此原理，經現場經過深入理論分析和試驗操作后，采用超聲波表面波進行壓接口深度測量，在20天的時間內，即完成了現場全部壓接口的檢測工作，比采用射線拍片測量節省130余天時間。

2.改變壓接管道質量監督方法

為了保證壓接口管道插入深度外觀的有效檢查，核電建設施工現場對該類管道的建造質量監督方法，進行了全面提升。當該類管道安裝過程中，再增加一道檢查線，該線在25mm線距離之外，以保證壓接后，壓接口外面始終有記號線，可以進行驗證管道插入深度。與此同時，在管道安裝施工檢查記錄中，增加管道插入審查的檢查記錄。便于質量監督和管理人員，對內頁文件的審查和抽檢。

3.以此為鑒，全面提升施工人員和管理人員綜合素質

維特利壓接管道，使用在AP1000核電機組的CAS壓空系統中，屬于國內核電建設項目中的首次采用。現場施工承包商和管理單位以此次建造質量事件為契機，全面總結針對新工藝、新技術、新材料應用的經驗反饋，組織全員學習，并開展核安全文化理念的培訓，形成了一整套“三新”施工應用的管理流程。為后續AP1000核電機組建造的順利進行，打下了堅實的基礎。

五、結語

經過核電參建各方的共同努力，某AP1000核電現場壓接管道脫口的建造質量事件，已全面完成了整改。在維特利壓接管道插入深度檢測、不合格接口返工等處理過程中，現場施工克服了安裝作業空間有限、管道安裝要求高等施工難點，積累了寶貴的壓接管道安裝經驗。

對于AP1000核電機組的建造，沒有現成的經驗可以參照。尤其面對“三新”施工應用的管理，必然會遇到許多新的難題。新技術、新工藝、新材料的應用是未來核電廠建設的趨勢，相信通過某AP1000核電機組壓接管道脫口建造質量事件的全面經驗反饋、人員素質提升，以及管理流程梳理提升后，后續AP1000核電機組的施工和組織實施，會更加完善和順利。