重水堆燃料操作系统圆锥管螺纹（NPT）泄漏的分析及处理

重水堆燃料操作系统圆锥管螺纹（NPT）泄漏的分析及处理

郑钢

郑钢

中核核电运行管理有限公司浙江嘉兴314000

摘要：重水堆燃料操作系统在调试、运行期间发生的圆锥管螺纹（NPT）的泄漏故障，进行了故障原因的分析、解决方法的分析及有益实践。对后续重水系统圆锥管螺纹（NPT）的泄漏处理提供有效的途径及依据。

关键词：重水堆；圆锥管螺纹；泄漏；分析；处理

1.前言

秦山重水堆核电站是中国引进加拿大技术建造的首座重水堆核电站，它的特点是采用不停堆的方式进行换料，系统内是重水。每天都进行换料操作，系统每天都需要启动，且长期处于高压重水的状态，用以保证堆芯的功率平衡。重水是比黄金价格都贵，且有氚的存在。燃料操作的重水供给及供应系统是非常重要的系统，它的稳定运行对整个电站的运行以及减少人员的辐射剂量息息相关。

2.概况

燃料操作系统是重水堆核电站的特有系统，其有很多子系统组成，包括：重水供给、重水供应、悬链、液压油、滑车、装卸料机等十几个系统。其功能是完成重水堆的不停堆换料。在重水供给和供应系统中，应用了大量的圆锥管螺纹（NPT）件。而重水供给和供应系统中换料启动后一直处于高压状态，且在换料期间，系统内压力会调节为中、低或零压，管线产生振动及对圆锥管螺纹（NPT）件冲刷，会导致圆锥管螺纹（NPT）件的从螺纹处泄漏处重水。重水价格昂贵，国内重水采购量极少，只能国外采购。且重水因辐照后会产生氚，氚是通过呼吸或皮肤吸收，而对人体产生内照射。圆锥管螺纹（NPT）泄漏的处理，必须在短期内完成，且长期安全可靠的方式，尤为重要。

3.圆锥管螺纹（NPT）泄漏的分析及处理

圆锥管螺纹（NPT）是美国标准的60度锥管螺纹，螺纹锥度为1：16的管螺纹。内、外螺纹可组成两种密封配合形式：圆锥内螺纹与圆锥外螺纹组成“锥/锥”配合，圆柱内螺纹与圆锥外螺纹组成“柱/锥”配合。圆锥管螺纹（NPT）是针对外螺纹的密封出现问题，进行的分析及处理。

3.1圆锥管螺纹（NPT）泄漏分析

调试期间，发现在重水供给和供应系统的连接管线上圆锥管螺纹（NPT）泄漏。对圆锥管螺纹（NPT）进行了多次紧固，并使用密封胶（乐泰-580），不久后，泄漏仍然再次发生。

故障原因分析：圆锥管螺纹（NPT）的固有的特性决定了其使用场合，加工精度，装配和检测等技术的不同，圆锥管螺纹（NPT）存在着一些无法完全实现密封的可能，必须要更换新的圆锥管螺纹（NPT）及内螺纹件。

3.2故障处理

3.2.1圆锥管螺纹（NPT）泄漏处理方法

一般的因圆锥管螺纹（NPT）的泄漏处理方法为：1.生料带；2.使用麻丝；3.涂抹密封胶。生料带及麻丝是民用或火电站使用最多的圆锥管螺纹（NPT）泄漏后，采用的方式。其特点是成本点，容易操作。重水堆因抗辐射性能及异物控制的要求，严禁使用生料带及麻丝。密封胶使用方便，快捷，但也存在着不利因素。密封胶需要干燥的时间，在使用促进剂的情况下还需要4个小时，同时系统存在较大震动，密封胶干燥后，密封胶的密封效果会骤然下降，导致泄漏故障发生，往往发生突然，发现时，重水已经泄漏较多，造成了重水的损失，环境的氚剂量很大。以上种种因素局限了解决问题的手段，同时需要一种可靠的管件管螺纹密封方式。

3.2.2圆锥管螺纹（NPT）镀铅锡的方法

圆锥管螺纹（NPT）镀铅锡的方法是参考铅锡合金的方式。使用圆锥管螺纹（NPT）镀铅锡的方法解决泄漏问题，对其合理性分析如下：

1）所需设备和材料投资小；2）铅、锡材料抗辐射的性能较强；3）铅和锡属比较耐腐蚀的材料，使用周期长；4）以熔化的铅和锡做为镀层，对螺纹的缺陷较强补偿作用。

圆锥管螺纹（NPT）铅锡没有相应的数据和操作程序可供参考，故进行了大量的实验，先后掌握了在操作过程中铅锡的配合比例、螺纹的清洁度、镀层的厚薄等方法，并制订了相应的工艺规程：

圆锥管螺纹（NPT）镀铅锡工艺规程设备、材料及工具：100ml铜锅、可调温电炉（360W、0-420℃）、铅皮、锡丝、清洗液、粘着液、自制毛刷、自制长勺、尖嘴钳、什锦锉、铜丝刷。

操作程序：

1）清洁管件螺纹。2）将95％铅皮与5％锡丝放入铜锅内。3）电炉加热至350℃，将铅、锡融化。4）将铅锡熔液中杂质及氧化物用长勺撇出。5）用毛刷沾粘着液均匀涂抹管件螺纹。6）用尖嘴钳夹住管件靠近铅锡熔液预热。7）将预热后的管件螺纹垂直、慢慢放入铅锡熔液中约30秒钟。8）从铅锡熔液中慢慢提起管件并冷却。9）修整镀好的管件螺纹。

注意事项：1）注意工作场所通风。2）操作中佩带口罩、防护镜。3）防止熔液飞溅、灼伤。4）施工后电炉断电，确认电炉、铜锅冷却。

通过实施以上分析、试验、实践、成功地解决了管线管接头泄漏问题。圆锥管螺纹（NPT）镀锡铅方式的优势：

1）经济性：投资小，所需设备材料仅为调温电炉，少量铅皮、锡丝、清洁剂即可。

2）可靠性：与密封胶相比，用锡铅材料作为密封具有耐腐蚀、抗辐射、使用寿命长等特点。

3）效率：在每天燃料操作系统不运行的短暂时间里，两人即可逐步地对管件进行处理。避免了管线大量拆卸圆锥管螺纹（NPT）的更换对燃料操作系统正常运行带来的影响。

4）减少剂量：无需管线和圆锥管螺纹（NPT）大量拆卸和更换，工作人员在现场的时间缩短，辐射剂量的照射也相应地减少。

5）推广应用：此方法在液压油系统部分高压管线上、悬链软管接头上都得到了成功运用。

4.结束语

秦山重水堆核电站采用加拿大CANDU-6堆型，其具有成熟、稳定的技术特征，但其设计年代较早，且重水堆介质的特殊性。从调试到运行燃料操作系统圆锥管螺纹（NPT）出现了较多泄漏问题，经合理分析、判断，有效的处理实践，最终问题都迎刃而解。本文中系统部件的问题分析及处理的方法，在其他系统圆锥管螺纹（NPT）泄漏的分析及处理上具有一定的参考，指导性，对以后类似问题的分析及处理，提供有效的途径及依据。

参考文献

[1]邹正宇，《CANDU-6核电厂系统与运行装卸料系统初级课堂培训教材》，北京：原子能出版社，2010.3

[2]邹正宇，《CANDU-6核电厂系统与运行装卸料系统初级岗位培训教材》，北京：原子能出版社，2010.5

[3]邹正宇，《CANDU-6核电厂系统与运行装卸料系统高级课堂岗位培训教材》，北京：原子能出版社，2012.5