反應堆非能動冷卻系統爆破閥檢修工藝優化

廖 明，韓 杰

（三門核電有限公司，浙江臺州 317112）

1 爆破閥檢修優化簡介

爆破閥位于非能動堆芯冷卻系統，承擔著降壓、降溫的重要功能。堆芯非預期升溫、升壓，并在低壓安注、ADS1、2、3 級無法持續冷卻時，爆破閥需要迅速動作開啟，并保證一定的可靠性。爆破閥前端無隔離閥，意外情況減少邏輯設備動作，直接開啟爆破閥實現堆芯冷卻穩定堆芯。

爆破閥檢修是AP1000 機組大修的關鍵工作，機組大修總工期28 d，目前爆破閥檢修總時間較長。通過開發爆破閥導向定位裝備、進、出口法蘭測量及調整裝置、優化爆破閥檢修場地等實現爆破閥檢修主線時間降低1/2 以上，實現了爆破閥檢修工藝的優化，形成一整套適用于AP1000 爆破閥解體檢修的新工藝，并成功應用于現場爆破閥檢修。初次檢修主線工期為248 h，縮短大修關鍵工期2 d 以上，為實現AP1000 最優大修工期提供了保障，與此同時通過檢修工藝的優化能夠保證爆破閥檢修的可靠性，為機組的安全穩定運行提供了有力支持。

2 爆破閥導向裝置

2.1 爆破閥導向定位應用分析

爆破閥閥體進、出口與對應的管路法蘭各自通過12 顆拉伸螺栓連接，通過螺栓拉伸緊固實現金屬C 形環的密封。爆破閥進、出口法蘭尺寸為8″，管道法蘭尺寸偏大。鑒于金屬C 形環預緊壓縮量較小，導致爆破閥進、出口對應的管路法蘭間距較小，爆破閥回裝至法蘭調整空間較小，且爆破閥拆卸后進、出口管道法蘭可能存在錯位、中心線不同軸等問題，為后續檢修后爆破閥的回裝工作帶來較大困難和挑戰

2.2 爆破閥導向裝置技術思路

爆破閥總重為2.8 t，吊起后調整較為困難，需要考慮一定的技術工藝。導向對中裝置根據現場實際需求，在法蘭螺栓處設計導向裝置，通過螺栓底孔及法蘭螺栓孔進行定位及調整。導向對中裝置的功能是爆破閥法蘭的導向對中，主要技術思路是在爆破閥進口、出口連接螺紋內安裝導向螺紋套，螺紋套布置方式為沿螺紋孔定位圓均布3 處位置。通過依次收緊導向裝置完成爆破閥法蘭面與管道法蘭的初步定位，當調整至法蘭相互對中時，安裝正式螺栓，最終通過正式螺栓的安裝定位實現爆破閥的初步調整。

如圖1 所示，當爆破閥吊裝至安裝位置時，通過管道法蘭螺栓孔安裝連接螺桿至導向螺紋套，在連接螺桿上裝配錐銷、壓緊墊片和鎖緊螺母。圓周方向間隔120°進行布置，根據法蘭間隙情況，分別調整、同步收緊進口或出口法蘭的鎖緊螺母，使錐銷沿連接螺桿向導向螺紋套運動，運行過程中錐銷帶動管道法蘭自動完成與爆破閥進、出口的對中導向。

圖1 導向裝置剖面圖

導向裝置的成功應用支持完成爆破閥法蘭對中，能夠保證爆破閥初始定位的準確性，保持管道法蘭及爆破閥法蘭的平行、同心要求。法蘭墊片采用金屬鍍銀硬密封的結構，壓縮量極為有限，其允許的管道法蘭最大張口尺寸應控制在0.10 mm 以內。螺栓緊固完成后，能夠實現管道法蘭的密封，避免機組在高壓運行工況的條件下發生泄漏。

3 爆破閥法蘭偏差測量調整裝置

3.1 偏差測量調整裝置技術思路

爆破閥進、出口法蘭在初次安裝到管線上時存在一定的定位誤差，導致爆破閥拆除后，進、出口法蘭之間的同心度不在同一條直線上。圓周方向相對的兩個法蘭密封面之間的距離不一致，產生一定的張口現象。法蘭之間的相對移動給爆破閥回裝工作帶來一定困難，增加了檢修時間。

3.2 偏差測量調整裝置技術思路

爆破閥進、出口管線為8″ 2500CL 的標準法蘭，其尺寸較大，普通測量尺無法精準測量其錯口情況。通過設計研發直尺增加測量臂的方式，通過直尺進行測量，能夠準確測量較大法蘭的錯口情況（圖2）。在管道法蘭墊圓周方向間隔90°，選取4 個測量點分別進行測量，并對數據進行記錄，為后續法蘭的調整提供數據支撐（圖3）。

圖2 法蘭偏差測量裝置

圖3 定位裝置

利用定位裝置進行爆破閥管道法蘭的位置固定。主要技術方案是，在爆破閥管道法蘭支撐裝置前、后側分別安裝定位錐銷，使用壓緊螺桿連接前、后側錐銷，旋轉壓緊螺桿上的螺母推動定位錐銷移動，填充支撐裝置支撐面與管道之間的間隙，從而實現管道法蘭位置的固定（圖3）。

爆破閥拆除后，管道單個法蘭會發生一定偏移，偏移量可通過平尺對進、出口法蘭固定門式框架的前后間隙進行測量。如圖4 所示，當a 大于b 時，可判定單個法蘭已發生偏移，此時可通過調整定位裝置的收緊程度來消除張口。調整方法為：旋松間隙偏大的一側，逐步旋緊間隙偏小的一側，當a 等于b 時法蘭的張口情況已消除。運用上述方法，可節省爆破閥回裝至管道法蘭過程約1/3 的主線時間。

圖4 法蘭偏移示意

管道測量調整裝置的應用能夠提前執行法蘭定位測量，將爆破閥法蘭調整工作執行在爆破閥安裝工序之前，且現場操作空間較大，管道調整完成后有利于爆破閥整體吊裝，優化爆破閥的檢修時間，為安全、高效地完成爆破閥檢修提供了基礎。

4 優化爆破閥檢修場地

根據首次檢修的經驗，規劃40550 檢修區域，配置爆破閥專用龍門吊，爆破閥解體檢修實現島內執行，無需將爆破閥轉運至熱檢修車間，節省放射性設備轉運時間。爆破閥轉運吊點增設變更優化，有助于爆破閥在房間內的吊裝及轉運，實現整體檢修工藝的優化，將主線工作時間縮短近1/3（圖5）。

圖5 爆破閥龍門吊

研發爆破閥龍門吊，避免使用速度緩慢的行車。專用龍門吊操作較為方便，保證爆破閥解體檢修過程應保證運動平順，運動過程無卡頓現象，且速度較慢，設計大車行走速度為0.2～2 m/min，能夠很好地控制爆破閥階梯過程中的移動及起吊速度。

根據爆破閥解體的整體工序，開發適用于解體檢修的專用起重龍門吊，起重及運行速度適中，以防止爆破閥關鍵薄弱零部件發生意外損傷，保證了零部件的安全性，同時整體檢修工期能夠得到進一步優化。

5 總結

8″爆破閥根據現場實際布置、系統運行條件開發特有的檢修工藝及技術方案，順利實施了1 號、2 號機組共計5 次大修。爆破閥檢修全程把控安全、質量，全部檢查項目均一次成功，多次突破爆破閥檢修最短工期，證明了爆破閥檢修工藝的安全與可靠。

爆破閥檢修工藝優化工藝及專用裝備的開發，優化爆破閥冰塞隔離工藝，液氮使用量降低25%以上，降低了整體檢修成本。爆破閥吊裝的三維模擬及現場環境確認，增設爆破閥專用起重吊點，實際應用并形成爆破閥特有的離線吊裝工藝。通過開發爆破閥導向定位裝備、進、出口法蘭測量及調整裝置、優化爆破閥檢修場地實現了爆破閥檢修工藝的優化。關鍵零部件的檢修與保護是爆破閥解體檢修的重點，優化解體檢修專用檢修工藝、專用設備爆破閥解體龍門吊的開發，避免關鍵零部件意外損傷的同時，可靠完成了執爆破閥全部在役檢查內容。爆破閥檢修的優化工藝應用效果良好，在確保安全性的同時，檢修主線時長從238 h 優化至120 h。未來將對爆破閥檢修工藝進行持續優化，不斷突破，進一步加強爆破閥自主檢修能力。