核電站核島管路沖洗方式分析

羅 靜

中國核工業二三建設有限公司連云港項目部 江蘇 連云港 222000

為滿足系統調試運行前管道的清潔度要求，清除流體系統內雜質，從而避免對相關部分和機械部件引起危害，根據系統清潔度等級和系統介質的不同，需要選擇合適的沖洗方式[2]。核電站核島管路沖洗方式通常采用高壓水沖洗、重力水沖洗、系統沖洗、循環沖洗等單一或多種相結合的方式沖洗[3]。

1 常用水沖洗方式的介紹

高壓水沖洗指利用高壓泵對水升壓，高壓水通過特制的噴頭噴出，對準物體表面進行噴灑達到清潔目的，同時利用水的反作用力推動特制噴頭在管道內帶動輸水軟管移動，從而使高壓水軟管沿被沖洗管道延伸，達到清潔管道系統的目的；重力水沖洗指利用水的重力對管道沖洗。重力水沖洗是有兩種沖洗方法：一是在封閉的管道中，先從系統高點進水，把要沖洗的管道注滿水，從高到低依次的排水來達到沖洗目的；二是利用管道系統儲罐中的水沖洗管道。這種方法主要沖洗罐到泵之間的管道；

系統沖洗指利用系統泵的動力對系統管道沖洗，系統沖洗所選用介質一般是根據管道系統的介質類型來確定的；

循環沖洗指循環沖洗是系統沖洗的一種，利用系統泵作為沖洗的動力源，沖洗回路內安裝臨時過濾器，通過水在系統內循環對管道內壁進行沖刷，達到清潔系統的目的，循環沖洗方式多適用于管道系統動設備、靜設備連成一體，形成一個封閉的“環”，即形成一個封閉的回路。

2 參考核電項目采用的沖洗方式對比

為了說明不同核電項目建設過程中所采用的不同沖洗方式的優缺點，本文選取了廣東嶺澳核電站一期工程和江蘇連云港田灣核電站一期工程中核島安裝管道沖洗工作進行對比，采用的沖洗方式如表1所示。

表1 沖洗方式對比表

從沖洗的方式來看，廣東嶺澳核電站一期工程和江蘇連云港田灣核電站一期工程的相同之處是都采用了重力水沖洗和循環沖洗；不同之處是一個采用高壓水沖洗，一個采用系統沖洗。因此，本文將重點對高壓水沖洗和系統沖洗兩種沖洗方式展開分析。

圖1 管道沖洗原理圖

圖2 現場沖洗圖

3 高壓水沖洗和系統沖洗對比分析

為了分析兩種沖洗方式的優缺點，下面將從沖洗質量、沖洗進度、沖洗成本三個視角進行比對。

3.1 沖洗質量對比分析

首先，高壓水沖洗最早使用在工業煉油和食品煉油檢修階段對熱交換器的清潔，利用高壓水沖洗熱交換器排管內部的油垢，相比系統沖洗，沖洗質量有較大優勢。但核電站所有的管道從預制到安裝，內部只有微量的灰塵和打磨的鐵屑，一般情況下，利用系統沖洗已能夠滿足系統清潔度的要求。其次，由于高壓水沖洗屬于分段沖洗，管道長度不能大于20米，沖洗管段內的彎頭數量有限制（90°彎頭最多不超過5個），且高壓水沖洗不能跨越閥門，預留焊口較多，給系統留下較大的異物風險。

根據田灣核電站一期工程兩臺機組的施工驗證，系統沖洗完全能夠滿足系統運行的水質需要。但是由于系統沖洗同樣需要保留大量的節流孔板、流量孔板、沖洗保留焊口，這些保留項的焊接也給系統清潔產生了一定難度。田灣核電站一期工程1號機組沖洗工作結束后，陸續接到業主反饋，系統調試時發現系統內還存有水溶紙、打磨的鐵屑和破布等，這些異物的發現主要就是保留項（402個節流孔板、132個流量孔板和416臺調節閥共計約1900道焊口）焊接造成的。為保證系統沖洗質量，在2號機組建設時總結了1號機組的經驗，在以下幾個方面做出了改進：一是在安裝階段和系統沖洗/試壓后保留項恢復階段，嚴格控制水溶紙用量，并重點加強對水溶紙的安裝檢測；二是在安裝階段全面控制管道內部清潔度及防異物；三是不銹鋼管道在沖洗前浸泡24小時，讓水溶紙充分溶解便于沖洗；四是系統沖洗結束后，臨時過濾器先不恢復，等其它保留項恢復后在沖洗一次，合格后再恢復臨時過濾器。通過以上的改進，2號機組系統沖洗質量得到了較為明顯的提高。

以上分析可以發現，高壓水沖洗在核島安裝過程中，存在沖洗標準過高、沖洗限制條件較多等不利條件，而系統沖洗方法經過2號機組經驗總結改進后，較高壓水沖洗更優。

3.2 沖洗進度對比分析

廣東嶺澳核電站一期核島管道安裝工程沖洗工作高峰時用工人數為80人，沖洗工期為14個月。江蘇連云港田灣核電站一期核島管道安裝工程沖洗工作高峰時分兩個階段：1號機組沖洗工作高峰時用工人數近100人，2號機組沖洗工作高峰時用工人數近70人，兩臺機組沖洗高峰期各占4個月。

廣東嶺澳核電站屬于M310機型，核島管道設計成熟，沖洗工作與安裝工作并行，沖洗/試壓工作較為集中，大大縮短了施工周期。在高壓水沖洗施工方案確定之后，安裝人員容易掌握管道的斷口位置，管道安裝時不會出現由于安裝和沖洗試壓工作之間的協調不利而造成大量返工的情況發生。但是高壓水沖洗也存在影響施工進度的因素：一是高壓水沖洗是分段沖洗，預留焊口較多，給焊口組對及焊接（充氬）帶來了很大的困難。二是高壓水沖洗受射線影響，高壓水沖洗周期較長，導致管道安裝無法正常進行。

江蘇連云港田灣核電站一期工程沖洗工作因受俄羅斯法規及俄羅斯沖洗大綱的影響，安裝階段的沖洗與調試階段的沖洗合并在一起。從表面上看給施工帶來很大的難度，投入了很大的人力。其實仔細回顧田灣核電站1號機組和2號機組的沖洗工作，在田灣核電站1號機組沖洗時投入近100人，看起來投入的人力很多，其實大部分的人力都用在開關閥門上（因當時大部分電動閥沒有調試好），在安全系統沖洗時每天必須保證有60人開關閥門。但在田灣核電站2號機組沖洗時，因閥門調試提前介入，給沖洗工作創下良好條件，2號機組沖洗時僅投入了不到70人，這部分人員的工作不局限于沖洗/試壓，還在沖洗/試壓間歇期進行系統色環標牌的安裝，大大提高用工效率。另外從管道工作量上看，田灣核電站1、2號機組輔助管道各有8萬多米，每個島的沖洗工期只用了4個月（指高峰期），相比之下，田灣核電站一期的系統沖洗方式比嶺澳核電站的高壓水沖洗方式更省時。

3.3 沖洗成本對比分析

3.3.1 人工成本分析

沖洗成本從人力、設備投入兩個方面進行分析，從分析結果看，很明顯高壓水沖洗成本較高。

在沖洗進度分析中我們可以了解到，嶺澳核電站一期兩臺機組高壓水沖洗使用人工約為：80人×14月×25天/月=2.8萬工日，田灣核電站1、2號機組系統沖洗（高峰期）使用人工約為：（100+70）人×4月×25天/月=1.7萬工日。但上述人工不具備直接可比性，需考慮以下三點：

第一、田灣核電站一期系統沖洗實際上是將安裝和調試階段的沖洗工作合并進行，為此需在安裝階段做好清潔安裝以保證安裝階段的清潔度，因此在管道安裝階段需增加大量人力清潔管道。因此，田灣核電站一期工程總的沖洗人工參照1號機組進行修正，總人工為：100人×8月×25天/月=2萬工日；

第二、高壓水沖洗只適用于大于等于3''的不銹鋼管道，嶺澳核電站一期進行高壓水沖洗的管道不足2萬米，而田灣核電站一期工程兩臺機組共有4萬多米大于3''的不銹鋼管道。可以看出，田灣核電站一期系統沖洗方式使用較少的人工沖洗了相對嶺澳核電站更多的工程量；

第三、高壓水沖洗只是安裝階段的清潔，安裝完成后，仍需安排人力配合調試方進行系統循環沖洗，安裝各類臨時裝置。而采用系統沖洗方式沖洗完成后，只需要保留沖洗臨時裝置（臨時過濾器和濾網等），并安排少量人員配合檢漏即可。

參考使用人工并對差異性進行分析可以得出結論，系統沖洗方式比高壓水沖洗方式明顯節省人工。

3.3.2 設備成本分析

高壓水沖洗需采購專用的高壓水沖洗泵，一套設備價格約為45.6萬元，配套高壓水龍帶和噴頭，而系統沖洗方式采用的普通離心泵一套設備價格僅為0.9萬元，明顯較高壓水沖洗用設備成本低（上述價格為同期購買價）。

3.3.3 其他綜合對比分析

以上兩種沖洗方式對人員的需求、安全性、工機具的配備以及技術文件的準備也存在較大的差異。由于高壓水沖洗專業性強，且高壓沖洗危險性較大，因此從事高壓水沖洗的作業人員必須經過專業培訓，并獲得授權后方可上崗。系統沖洗較高壓水沖洗安全，只需針對沖洗操作要求、沖洗流程、安全注意事項進行培訓后即可上崗。高壓水沖洗需配備專業工機具，包括高壓泵、高壓水龍帶等，系統沖洗方式利用系統泵，只有部分特殊系統需配備臨時泵。此外，需在沖洗管路上安裝臨時過濾器、盲板等臨時裝置，并需在參與沖洗的系統泵入口安裝臨時濾網以保證設備安全。從文件角度分析，系統沖洗方式同樣較高壓水沖洗方式易于執行。高壓水沖洗前，必須具備可執行狀態的高壓水沖洗程序、沖洗保留項清單、可執行狀態的沖洗質量計劃和記錄表格、設計院提供的適用于高壓水沖洗前管道符合性檢查用升版圖紙，如果無法提供適用的升版圖紙，高壓水沖洗將無法執行。系統沖洗前，必須具備設計院提供的系統沖洗大綱、根據沖洗大綱編制的可執行的系統沖洗程序、參與系統沖洗管道的清潔安裝記錄、保留項目清單。

綜合上述分析，可以得出結論：系統沖洗較高壓水沖洗在進度、成本及可操作性上均具有優勢，在沖洗質量上也同樣能滿足核電建設各項技術要求。在后續實施過程中，建議采用江蘇連云港田灣核電站一期工程施工經驗，加強安裝階段的清潔度控制，執行清潔安裝。