浅谈核电高能容器水压试验之项目准备

浅谈核电高能容器水压试验之项目准备

李毅

福建宁德核电有限公司  355200

   摘要：高能容器水压试验属于高压、高风险、部分设备辐射剂量较大的工作，工作流程较为复杂，打压工作与其他检修工作交叉较多，需要  统一组织协调。每个的设备的打压需要单独核实隔离边界、水源、气  源、电源 , 设计专用的打压、排气工装。容器水压试验前应与各相关部门制定详细工作方案,  包括：与运行部门讨论容器打压的隔离、充、排水方案，避免发生跑水等质量偏差；与计划讨论制定检修逻辑图，  合理安排出票，避免工作与其他工作的冲突，影响大修计划工期；与 辐射防护制定 ALARA 方案，减少人员剂量；与服务配合部门讨论脚手架搭设、保温拆除、干涉护栏拆除等方案与时间要求，确保满足容  器打压要求；与化学部门制定水质检测的时间逻辑，确保化学及时对  水质进行检测，确保打压水满足水质合格；只有事前的充分准备，才  能保证每一个接口环节的顺利进行。

        关键词：核电高能容器；水压试验；准备

        根据法规 RSE-M《压水堆核电厂核岛机械设备在役检查规则》要求，高能承压容器至少每 10 年要进行一次水压试验，来验证设备的强度和密封性[1]。为了确保容器的水压试验工作能顺利进行，必须做充足的工作准备具体如下：

      一、概述

        核电项目前期工作是项目迈向开发进程的第一步，也是核电项目高质量建造和安全运行的基础。核电项目前期工作包括了核岛浇灌第一罐混凝土前的全部工作，根据我国核电项目审批程序的特点，从项目业主角度出发，以核电项目获得国家投资主管部门同意开展项目前期工作批复文件划分，总体可分为两个阶段，即项目策划阶段和前期工程准备阶段。项目策划阶段一般由项目业主委托有资质的设计院进行，前期工程准备阶段则由项目业主按照确定的工程建设管理模式，委托承包商或自行开展厂址的征地、搬迁、“四通一平”、工程设计、主设备制造、施工准备及主合同谈判和签订，直至项目获得核准、获发核电厂建造许可证，核岛主体工程浇灌第一罐混凝土[2]。

        二、核电项目建设前期工作

        （一）厂址普选阶段

        核电项目厂址普选是核电前期工作应开展厂址普选工作，并编制《厂址普选报告》，通常由业主委托有资质的设计院对指定区域厂址进行勘察，主要基于现有资料，通过室内选点结合现场踏勘选出可能的核电厂址，并对各可能厂址进行初步筛选和比较，经过技术可行性、安全可靠性、环境相容性和经济合理性等几方面的综合分析，筛选出两个及以上相对独立且条件较好的后选厂址继续开展初步可行性研究工作。核电厂普选工作通常涉及工程地质、地震、水文、气象、总图、电力系统、核工程、人口统计等。《厂址普选报告》编制完成后，由业主自行委托有资质的咨询机构进行审查，确认优先后选厂址，并出具评审意见，以进一步完善厂址普选工作。

 厂址普选工作的成功与否，地方政府相关部门的支持与配合是必不可少的，可由厂址所在省或所在市县地方政府成立核电办公室，主管领导亲自挂帅，组织召开由相关部门主管负责人、业主、设计院参加的协调会，明确各方职责，以便于工作开展。核电项目厂址作为核电项目的载体，是一种稀缺战略资源。近年来，由于地方经济建设加快，核电厂址保护不力，加之各大电力集团对核电厂址的大力开发，沿海核电厂址资源已较为匮乏。福岛核事故后，国内对于核电选址的审查更为严格，技术要求更为苛刻，以上因素都进一步加大了核电项目选址难度。

       （二）初步可行性研究阶段

        初步可行性研究是在《厂址普选报告》的基础上，对核电项目建设方案进行的进一步技术经济论证，为项目是否可行进行初步判断。初步可行性研究的主要内容包括对核电厂址技术、安全、环境和经济适宜性做出初步评价，在充分调查研究、搜集现有资料、必要的勘测工作以及环境影响分析的基础上，评价后选厂址的特征和建厂条件，初步排除厂址颠覆性因素；设想工程建设方案，拟定建设总规模和分期建设方案，初步选择核电机组类型和单机容量，探讨设备供应方式以及工程建管模式；对可供选择的工程方案进行投资估算、经济效益分析及社会效益评估，拟定建设资金筹措、贷款偿还的初步方案；排列优选厂址顺序，确定进入可行性研究阶段的推荐厂址和备用比选厂址；提出可行性研究阶段重点研究的问题。

        编制核电厂初步可行性研究报告，应依据国家能源政策、国家电力中长期发展规划和国家核电中长期发展规划，遵循国家相关产业政策要求。在原审定规划容量内扩建的工程，可直接开展可行性研究工作。

       （三）可行性研究阶段

        由于初步可行性研究报告已对几个候选厂址进行了全面比较，并提出了推荐厂址，因此在可行性研究阶段工作可集中对该厂址地区进行较为深入的实质性工作。如较长周期的气象、海洋、水文，较详细的地质勘探等工程选址所必须开展的项目，进一步证明该厂址在技术、经济、核安全与环境方面的合理性，提出几个总平面布置比选方案与推荐意见。同时，根据参考电站，提出核电厂主设备设计工艺可供选择的集中方案与相应的国产化比例，论证不同总平面布置对不同方案的可行性和相应的工程进度、投资估算。综合以上工作，由设计院正式编制可行性研究报告，报告应有相应的专题报告作为支持，如厂址普选报告、环境影响报告（选址阶段）各种必要的专题报告。这些报告大部分需在编制可行性研究报告前由行业主管部门或业主组织专家进行审查并得到通过。可行性研究报告尚需附有厂址初步可行性研究报告的审查意见、工程用地、用海、用水相关文件、核燃料与放射性废物储存文件、交通运输相关文件、财务评价等相关文件。可行性研究报告审查由业主委托专业咨询机构开展，邀请国家主管部门、有关政府部门审查，并提出审查意见，业主按审查意见补充报告内容，修改补充后再正式上报可行性研究报告书[3]。

二、高能容器水压试验准备

       （一）水压试验打压边界的核实

        容器的水压试验必须对容器建立一个承压边界，把容器从系统中单独隔离出来，单独对设备进行充水、打压。容器的打压隔离边界核  实一般从流程图中确定，并经过现场核实验证，打压边界的选择原则是：    隔离边界阀越少、涉及的管线越少、需要切割管道，焊接盲板作为隔  离边界的管道越少越好。打压边界确定后，应对打压边界内的隔离阀  和管线的承压等级进行确认，确保承压等级高于容器打压的最高试验压力。

       （二）打压用水水质要求、水源和充水、打压点的确定

        高能容器打压用水水质应满足 A 级水的要求，部分容器打压水还需要加药（比如蒸汽发生器二次水压试验用水需要加氨和联氨），容   器打压用水应在试验开始前 24 小时之内进行取样分析，确保合格后，

        在该 24  小时内完成容器打压，具体要求参考《FQ9-EQ51-GD-17016_ 福清核电 1、2 号机组核级高能承压容器水压试验大纲》要求。容器的打压用水水源确定的基本原则是，优先选择系统自带的补水阀，若无   自带的补水阀则选择容器附件就近的 SED 水作为充水水源，充水、打压点应尽量选择容器管线中带有法兰、螺纹或者快速接头的位置与工装连接作为充水、打压点。若实在没有，则只能切割管道并焊接工装  作为充水、打压点。

       （三）排气、测压点的确定

  容器的排气点应该尽量选择在容器的最高点，一般是拆除容器顶部的安全阀，安装工装，作为容器的排气、测压点。也可以选择容器  管线中带有法兰、螺纹或者快速接头的位置与工装连接作为排气、测   压点。若实在没有，则只能切割管道并焊接工装作为排气、测压点。  同时部分容器高点没有管线，无法排气，这时候可以采用充真空的方   式对容器进行充水排气。

       （四）水压试验工装的制作

图 1 容器打压工装示意图
        一套完整的水压试验工装，应包括充水、打压、排气（吹扫）、测压装置、隔离盲板、水源、气源、充水管接口。一般充水、打压集成到一个装置，排气、测压集成到一个装置。若系统边界阀自带这些功能则不需要单独制作工装。所有水压试验工作制作完成后应按容器打压的最高试验压力进行承压试验，确保质量合格。根据现场水源、气源的接头形式，制作水源、气源连接的接头、充水管延长的宝塔接头。   所有涉及与现场管道连接接口的法兰、盲板尺寸应找到对应的轴测图后确定尺寸，再根据《ASME-B16.5- 管法兰和法兰管件》（核岛设备） 规范确定需要加工的法兰、盲板等的具体尺寸，确保加工的工装尺寸与现场匹配[4]。
       （1） 打压泵的准备
        水压试验的打压泵可采用电动泵或者气动泵，若容器没有排气点  还需准备真空泵对容器进行充水排气，所有泵应该大修前进行调试，  并对使用人进行培训。
       （2）备件：
        备件一般包括容器开关孔所使用的人孔垫片、系统法兰及工装法  兰所用的垫片等物资。
       （3） 耗材：
        水压试验所有的耗材一般包括WD40 清洗剂、N5000 防咬剂、白布、刷子、防火布、吸水纸、水管、生料带等[5]。
       （4） 人员配置
        水压试验工作实施的人员配置应根据现场实际工作量配置足够的  工作组，一般一组配 3 个人，每组配 1 个工作负责人，2 个工作成员。另外所有工作应配置若干名焊接工程师及若干名焊工。确保人员资质  满足要求，大修前应提前进场，并对其进行工作技术交底，现场核实，  确保工作负责人熟悉整个工作流程。
①  辐射防护 ALARA 方案确定
        部分容器所在房间辐射剂量较高，应提前制定辐射防护方案。辐射防护的方案有多样化，可以现场设置铅屏蔽，在测压表处设置摄像头，   并在低剂量区观察，人员穿戴铅衣等方式，减少人员辐射剂量[6]。
        ②制定检修逻辑图
        水压试验的边界较大，应提前与计划讨论制定检修逻辑图，合理 安排出票，避免工作与其他工作的冲突，影响大修计划工期。需要核   实边界内的设备是否有缺陷或者预防性检修工作，对于设备的缺陷应  该在打压工作进行前消除，对于隔离边界设备预防性维修工作可以根  据紧急情况，错开打压时间，合理安排预防性检修的时间，同时检修   作业空间可能还会存在场地干涉，需要提前识别，制定检修逻辑，避   免交叉作业。
       ③制定排水方案
        大修前应提前与运行讨论执行容器打压后排水的排水方案。对于 容器自带排水阀的设备应由运行进行排水。对于容器没有自带排水阀  的排水工作应由维修负责排水，需要核实排水方案，包括排水点、排   水速率等。每次检修工作完成后应及时对设备进行排水，以便执行排  水后的相关工作。

三、结束语
        高能容器水压试验的顺利执行，主要是靠充分的工作准备。福清核电目前已经执行了四次大修的高能容器水压试验，积累了宝贵的经验财富。在本文中，我们对核电高能容器水压试验的准备的“人、机、料、    法、环”进行了一定的总结，可用于指导后续容器水压试验的准备工作，   保障大修工作的顺利执行。
        参考文献
        [1]HAD103/07 核电厂在役检查
        [2]RSE-M 压水堆核电厂核岛机械设备在役检查规则
[3]RCC-M 压水堆核电站机械设备设计和建造规则[4]0426XQE-DSS01 福清核电厂 1、2 号机组在役检查大纲
        [4]FQX-EQ70-GD-0001 福建福清核电厂 1、2  号机组  QSR  定期试验监督大纲
        [5]FQ9-5EQ-TGEQ-0002 福清核电 1、2 号机组核级高能承压容
        器水压试验大纲
        [6]ASME-B16.5 管法兰和法兰管件