核電管道保溫工程的設計及施工思考

張家兆

中國核工業二三建設有限公司 北京 100000

核電站在正常的運行過程中，存在著高溫工藝管道內介質的熱損耗和低溫管道內介質的冷損失。為了進一步保證核電站的正常運行，使其在工作中保持良好穩定的工作狀態，必須做好核電管道的保溫工作，在進行保溫設計的時候，結合核電管道施工的具體情況，進行專門化和個性化的設計，做好管道建設材料的選擇，通過建設方案的調整和優化提高管道工作效率，為核電建設企業經濟效益和社會效益的綜合提升提供必要的支撐和保障。

1 核電站管道概述

核電站在正常運行時，很多工藝管道和設備都處在特殊的環境中，尤其是要受到高溫高壓的影響和沖擊，其溫度通常要高于環境表面的實際溫度，這就容易導致熱量在實際的傳遞過程中，通過表面大量散失，使得核電廠在實際的運行中出現電功率下降和熱源損失等問題，而且同時在高溫高壓狀態影響下，還特別容易造成核電廠周圍的環境溫度急劇升高，從而對核電廠的安全穩定運行產生威脅。除此之外，核電廠和常規電廠在實際運行中還存在著一定的聯系，那就是在工作中不僅要對管道進行必要的保溫工作，還要對低于表面環境和溫度的管道進行保冷設計，通過保溫和保冷工作的協調運轉，才可以在一定意義上為核電廠的高效運轉提供保障。核電站管道的設計關乎到整體的施工質量以及正式投入后的實際效果，在施工中需要加強對各個環節的管理，尤其要確保核電建設施工的穩定和安全，使整個施工都能在控制之內，在建造保溫結構的時候，更要對施工過程進行監督和管理，確保保溫結構在設計上能夠科學合理，真正在應用中發揮自身的功能和作用，為核電工程進一步深入發展創設積極地條件，通過核電事業的發展提高我國經濟發展水平，為我國的現代化建設添磚加瓦[1]。

核電站絕熱設計的主要目的是保證在核電廠的實際運行中，減少管道和管道設備由于環境溫度的影響所導致的散熱等損失，使其在工作中能夠滿足實際的核電建設工藝需求，通過對生產環境的不斷完善，實現核電企業經濟效益的提高。在對其進行設計和安裝的過程中，不僅要注重材料的選擇，材料的質量要符合國家建設的相關標準和規范，具備生產合格書，同時由于材料的種類具有多樣性特征，不同的種類在性能上有所區分，要求選擇符合核電管道建設要求的材料，在做到質量有保證的同時也要和具體的生產實踐相適應，從而在施工中將自身的價值發揮到最大化。核電站核島中需進行的保溫安裝的系統分散于蒸汽供應系統和核島配套設施輔助系統中絕熱結構的設計、安裝的相關內容，并根據核電管道安裝對于溫度的要求，做好保溫材料的區分，完成核電站管道的保溫工作。

2 核電站管道設計

為了進一步保證核電站管道設計的周密和詳細，在進行具體的設計規劃時，通常分為兩個環節，它們分別指的是初步設計和詳細設計。通過這兩個方面的設計和管理，針對管道施工的現實狀況，制定科學明確的施工方案，從而為后期的施工建設提供有力指導，全面實現科學合理的管道布局。初步設計指的是從宏觀上做好設計工作，它所包含的范圍往往更大更廣，要求根據管道系統建設的總體目標要求，從大方面對管道施工可能會牽涉到的各方面內容做好籌備，主要包括對管道布設等級、相關技術參數和安裝流程和方法等進行大體的規劃和設計，從總體的設計走向出發，對個別管理方向進行系統化和細致化的設計，通過對管道的各方面要素建立清晰的了解之后，對應用的管道設備和管道材料等進行初步的確定，進而為下一階段的施工做好準備。詳細設計則是在初步設計的基礎上，對施工方案的進一步明確，在進行規劃的時候同樣要根據管道安裝的相關技術規范和標準，使其可以和管道布置方案之間實現有效的結合，對管道施工中所需要使用的支架以及排列和方向等作出明確的規定，并對應力通過相關數據實現精確計算，通過圖紙對比分析，完成對設計方案的調整和優化，有效解決和處理核電運行中存在的問題，確保應力能夠在一定程度上符合相關設計標準。在通過一定的措施和手段完成了對管道應力的科學計算后，還需要對管道支架載荷和功能做好有效的確定，使其在實際的工作中能夠滿足應力的需求。除此之外，在該環節還要注重對管道直徑、管道壓力以及管壁厚度的全面系統設計，對這些項目進行管理和控制的目的主要是為了確保管道施工可以更加的標準和規范，避免在實際運行中由于管道泄露所產生的安全事故，保證管道施工安全[2]。

3 保溫結構及材料要求

核電工程的保溫結構并不是單一的，往往要包括三個部分，分別是保溫層、保溫外殼和保溫附件。保溫結構在現實中進行應用的時候要求體現出一定的優勢，尤其要具備密封性和防滲透性。如果保溫結構不滿足這兩點基本的要求，那么整個保溫設計也就流于形式，難以在現實中發揮實質性的效果，并不能對管道施工產生積極的促進作用。保溫結構在一定程度上應該保證在保溫材料壽命年限內的完整性，而且保溫結構還需要具備實際所需的機械強度，在實際的應用中其總是要受到外部環境等因素的影響，在具體的作用和影響狀態下，保溫結構要在承載力上達到一定的標準，防止由于外力的作用出現損害等現象。而且保溫結構在工作中一般是處于輔助性的地位，這就要求在設計中必須秉持科學合理的原則，盡可能做到安裝和拆卸簡單，這樣在具體的應用中就可以有效節省時間。核電站中保溫結構在形式上進行劃分一般包括兩大類，也就是可拆性結構和非可拆性結構。可拆性結構為非固定式保溫結構，通常適用于核電廠管道和相關設備在役檢查的焊縫、補償器和巡視的設備以及部件等。這些結構在制造的過程中，使用的多為金屬盒的結構形式，在奧氏體不銹鋼制造的管道及設備安裝上的保溫層可拆段，以及在實際的運行狀態中，與管道和設備要發生接觸的所有物件都要使用不銹鋼工藝進行制造。在將保溫層拆除之后，沒有拆除的部分和焊縫之間應該預留出適當的距離，這樣在對保溫結構的部件進行在役檢查的時候，也就會更加的方便和快捷，有利于檢查工作的快速進行[3]。而非可拆性結構則是固定式保溫結構，通常情況下和可拆性結構相反，在適用性上也截然不同，這種結構適用于不需要進行在役檢查和檢修的一般性要求的管道及設備保溫。核電站的保溫材料通常分為玻璃棉纖維保溫材料和硅酸鋁保溫材料。在對管道狀態進行分析之后，需要選擇適用的材料并進行采買，保溫材料以及保溫附件在采買完成后需要在預制車間預制，不能在施工現場進行下料和安裝等工作，始終需要遵守安裝規范。保溫材料的質保等級為QA3，而保溫附件在進行預制和安裝的時候，其質保等級則表現為QNC。在保溫結構設置完畢之后，要求在保溫層的外表面設置保溫外殼，而且在不同的場合和環境中，使用的外殼在材質上也要有所區分。在核電站一般是使用金屬保溫外殼，而反應堆房內則需要采用不銹鋼板制造，其他的廠房大多數使用的是鋁板制造。在保溫外殼制造結束之后，為了保證外殼的穩定性和安全性，還要對其外部結構進行加密和牢固操作，避免外殼在環境變動的情況下或者是在地面振動的場景下，產生滲水、散縫以及墜落等現象。在對保溫外殼進行接縫處理的時候，可以根據實際情況選擇最適宜的接縫方式，主要有搭接、插接和咬接三種。防潮層的使用只是針對冷保溫而言，其中反應堆房內使用阻燃且耐輻照防水卷材[4]。

4 保溫工程的施工和注意事項

核電工程的保溫清單通常情況下是由工藝系統專業統一給出，但是根據工程的實際情況，也需要具體問題具體分析，秉持著實事求是的原則，對相關方案進行適當的調整。由于核島廠房的空間小，但是物料卻比較多，施工中也難免會因為操作上的失誤導致出現安裝偏差，在管道保溫中出現的問題更是數不勝數，以下將是在保溫操作中需要特別注意的一些具體事項。

保溫施工在進行的時候，要求嚴格根據相關施工設計文件的要求進行作業，與此同時為了使得設計方案和管道安裝實現更好地契合，也要以現場的實際情況作為重要參考，并結合電站的施工經驗進行具體的規劃和安排。通過對某一個壓水堆核電站的現場情況進行深入分析，在此基礎上總結出了管道保溫施工的詳細經驗：首先保溫工程施工通常是在管道設備安裝完成之才正式進行的，在現場進行主要的施工建設。而且在正式開展保溫施工工作之前，需要對實際所使用的保溫材料以及相關保溫制品的質量和安全性進行綜合的檢查，確保其符合實際保溫的要求并且滿足國家的工程建設標準。在施工的過程中也要遵守我國相關部門頒發的規程和標準，施工中避免出現損害現場管道和其他設備的情況。其次保溫結構中的某些部件，例如像是可拆卸保溫盒等物品，需要在預制場完成成品或者是半成品的加工，之后再將其運輸到現場完成組裝，這樣在一定程度上就可以保證工程質量，而且還可以加快施工進度，確保施工可以在預計的時間內完成。三是對于已經安裝完成的管道和設備，在正式保溫之前應該根據相關技術規范進行水壓測驗，在其經過測驗并且達到合格標準之后再進行保溫施工，避免在施工結束后再發現其和規定之間存在較大差距，這樣不僅會延緩施工工期，還會增加施工成本。而且在施工的時候如果碰到特殊情況要先開展保溫施工，需要先將管道焊縫預留出來，在管道和設備安裝并且經過檢驗達到合格標準后，再將焊縫處補做保溫施工。四是施工原因所造成的保溫干涉的現象，如果在實際的施工中管道距離較近或者是標高不符合最初設計的要求，就會導致保溫結構施工難以順利開展，原則上需要施工方返工修改管道，并且讓出一定的保溫間隙。如果在實際的施工中通過相關研究和分析，確定是由于電站設計不足所導致的問題，可以在征得上游專業的基礎上，對保溫的厚度進行重新的規劃和調整，使其達到實際施工建設的要求。五是對產生保溫干涉的管道專業物項，可以對管道走向進行適當的調整，與此同時也能夠對支架的形式根據實際情況作出具體化和個性化的調整和設計，但是在進行調整的過程中，需要在不影響支架功能的前提下進行，從而方便在實際工作中讓出施工空間。對于產生保溫干涉的專業物項，必須首先征得相關專業的同意，再根據實際情況進行詳細的規劃和調整，從而滿足保溫施工的要求。比如在施工中根據現場的情況可以對護欄進行適當的切割，孔洞也可以根據要求進行擴大，使其和施工實際相符合。六是保溫層和管道以及設備之間，在實際建設完成之后要實現緊密的貼合，只有保溫設備和保溫的具體物體之間在距離上相對較近，并且真正合二為一，才能在實際的運行中起到一定的保溫作用，避免熱量的散失，對管道起到一定的幫助和維護作用，避免管道在運行中受到外部環境的破壞和影響從而產生破裂，這樣將會對整個工程建設產生毀滅性打擊，不利于核電工程建設的高效發展。在正式完工后保溫結構表面應當平整，金屬外殼需要緊緊貼合絕熱材料表面，不允許存在褶皺、開裂等缺陷。七是在管線保溫工作完成后，保溫結構不得對所在管道本身的運動產生附加影響，需要讓管線進行熱位移，而且在這一過程中，也不可以影響和改變支架的功能。比如，保溫結構在進行安裝和固定的時候，應該盡可能避免和鋼結構或者是其他的固定物綁定，多根管道在設置時也要避免和保溫結構做成一體。然后要對孔、閥門等進行檢查，確保其在合適的位置，在保溫層進行施工的時候，需要預留出一定的孔隙并用保溫氈對其進行填實[5]。

5 質量檢查及驗收

在核電管道保溫施工設計中，當所有的保溫結構安裝完成后，并不意味著整個工程的結束，必須要在工程結束之后，對工程質量進行嚴格的檢查和驗收，確保工程質量可以達到國家規定的標準。而且在驗收工作結束之后，要做好相關的記錄和總結，并將數據信息進行留存，對不符合工程質量規范并在質檢中不合格的項目進行標注，在后期對其進行及時的修補，確保最后的實際安裝和施工圖紙保持一致。

6 結束語

在核電站開展相關工程的時候，由于環境的特殊性和復雜性，要求必須做好項目管理工作，加強對施工中各個環節的監督，確保施工能夠按照相關施工規范進行，并且在施工中要做好細節工作，注重其對施工質量的影響，通過必要的措施和手段提高核電建設水平。核電管道施工作為整個施工的重要環節，更是需要在施工中做好相關工作，尤其是要做好管道保溫工作，由于管道內部溫度和表面環境溫度存在一定的差別，在不同的位置對溫度的要求也存在明顯差異，這就要求根據實際情況做好管道的保溫，對其進行不同程度的調整，防止由于溫度差異較大而導致管道出現破裂，這樣就很有可能造成核電的泄露，從而不但影響到核電廠事業的順利發展，還會對人們的生命健康產生損害，因此必須注重保溫工作的重要性和必要性，對各種影響因素充分協調，確保保溫施工和施工計劃在整體上保持一致。