M310堆型PTR系统管道冲洗试压施工分析

M310堆型PTR系统管道冲洗试压施工分析

谢绍东

身份证号码：43122419870929291X

摘要：M310堆型核电站工艺管道具有系统繁多、布置复杂、设计要求高、施工难度大等特点，工艺管道安装在核电安装过程中占有重要位置，而管道清洗、试压则是管道安装的重要组成部分。本文总结了秦山一期扩建项目1、2号机组PTR系统管道冲洗试压施工相关经验，旨在抛砖引玉，发现问题、分析问题并提出问题的解决方法，为其他核电提供有益的借鉴。

关键词：PTR系统；施工逻辑；冲洗试压；分析探索

引言：在核电安装阶段，PTR系统冲洗试压施工工作的顺利完成，为后期RCV、RRA、RIS、RCP等主系统冲洗试压提供充足的储备水源，因此PTR系统的冲洗试压施工必须严谨、有序的进行。本文主要讲解PTR系统冲洗试压前的施工准备和施工过程逻辑分析。

1.PTR系统简介

M310堆型PTR系统（反应堆换料水池和乏燃料水池的冷却和处理系统），作用主要就是保证乏燃料元件贮存池的持久冷却和反应堆换料水池的注水、排水和净化。

PTR系统为核燃料厂房的乏燃料水池和反应堆厂房的反应堆换料水池服务；其主要有冷却、净化、充排水和安全保障功能；

1)冷却功能：冷却乏燃料贮存水池，排出乏燃料水池燃料组件的剩余热功率并在压力容器开盖以后，RRA（余热排出系统）不能投入运行时，可作为RRA的备用。

2)净化功能：采用过滤和除盐方法去处腐蚀产物、裂变产物及悬浮物，净化乏燃料水池和反应堆换料水池

3)充水和排水:保持乏燃料水池中贮存隔室的水位，当水池贮存有乏燃料组件时，不能把隔室的水排空；乏燃料转运舱和乏燃料容器装载井的充水和排水；在停堆换料或停堆检查时，对反应堆换料水池进行充水和排水；安装水阀门后，对反应堆换料腔内的“压力容器”隔离和“堆内构件” 隔室进行充水和排水。

4)安全功能：保持乏燃料水池内乏燃料组件处于次临界；事故情况下，通过RCV向RCP紧急提供1380m3的1.025%的硼酸浓液（2200±100PPm。）；水屏蔽，对操作人员提供辐射防护。

2.PTR系统冲洗试压施工总体说明

PTR系统管道材质为不锈钢管道，清洁度等级为A级，冲洗试压主要分三大部分进行，本文中对PTR系统分PTR01子项包、PTR02子项包、PTR03子项包三部分对管道冲洗试压做详细说明；PTR01子项包主要涉及换料水箱PTR001BA进出口管线，管道试压采用水压试验，冲洗采用开式冲洗和手工擦洗；PTR02子项包主要涉及燃料转运仓、乏燃料水池、乏燃料容器装载井进出口管线，管道试压采用水压试验，冲洗分别采用开式冲洗和闭式循环冲洗；PTR03子项包主要涉及反应堆换料水池和堆内构件贮存池进出口管道，试压采用水压试验，冲洗采用开式冲洗和闭式循环冲洗；

在冲洗试压前所有管线不得与设备相接，在冲洗过程中采用先主管后支管的顺利冲洗，保证最终的管道清洁度的要求，冲洗试压用水排至集水坑坑或用临时软管接入室外雨水井。                                               

3.PTR系统各子项包施工准备分析

3.1 PTR01子项包施工准备分析

PTR01子项包冲洗试压施工主要涉及换料水箱相接管线（最小施工范围为PTR001BA至最近的隔离阀），冲洗试压施工准备阶段需考虑以下相关因素：

(1)冲洗试压合格水源：换料水箱PTR001BA附近没有能够直接满足管道冲洗试压要求的SED水源；

(2)冲洗试压排水：换料水箱PTR001BA顶部大管径管线冲洗试压过程中的排水问题；

(3)大罐底部大口径管线冲洗试压施工：换料水箱大罐底部相接PTR0404、PTR011、PTR0312、RIS0001、RIS0004管线公称直径大于等于300mm且和第一个控制阀之间管线较短，现场施工前阶段满足不了冲洗试压条件；

(4)探索分析：

根据现场实际情况在YA出口管线距离PTR001BA最近且管径大于等于100mm的SED管线新增一条临时用水管线，临时管线材质选用不锈钢，既能解决换料水箱周边管线冲洗试压用水要求，也为后期的换料水箱进水提供条件；临时水源管线布置靠近换料水箱的应急取水口，便于后期换料水箱的补水；

换料水箱顶部管线冲洗试压排水量较大，采用用临时管线将冲洗试压用水排至室外就近的室外雨水井，临时排水管线尽可能选用软管，便于后期的拆卸、运输；

大罐底部大口径管线距就近控制阀之间的管线较短，涉及焊口较少，可采用100%无损检测替代水压试验；因后期该部分管线在后期其他管线冲洗中反复使用，故管道清洁度可在本施工阶段采用手工擦洗方式；

3.1 PTR02子项包施工准备分析

PTR02子项包主要涉及乏燃料水池冷却回路管线、乏燃料水池的过滤和除盐回路管线、乏燃料水池的撇沫和过滤回路管线；管道试压采用整体水压试验；对乏燃料水池冷却回路和过滤、除盐回路主管采用闭式循环冲洗，支管采用开式冲洗；对乏燃料水池的撇沫和过滤回路管线采用开式冲洗，冲洗试压施工准备阶段需考虑以下因素：

1)乏燃料水池进出口管线并未组成闭式回路；

2)闭式循环冲洗管道进水；

3)探索分析：

为了使冲洗的管道在最短的时间内满足清洁度要求，则需对乏燃料转运舱进水管线PTR0014、乏燃料水池进水管线PTR0320、PTR0321与PTR0005管线旁通，乏燃料容器装载井PTR0500和PTR0023管线旁通，组成闭式回路；

PTR02子项包的管道冲洗需换料水箱PTR001BA已经进水且水箱内的水源满足A级清洁度标准，利用换料水箱重力流将PTR02子项包循环冲洗回路进水，因乏燃料换料水池进水管线管中心标高高于换料水池标高，故重力流冲水并不能将整个管道充满，需在管线低点就近位置增加SED补水管线，高点设置排气点以排除管内空气，以免在管道启泵循环冲洗中产生气蚀损坏设备。

3.3 PTR03子项包施工准备分析

PTR03子项包主要涉及反应堆换料水池冷却回路管线、过滤回路管线、表面撇沫管线和池壁喷淋管线；管道试压根据管线压力等级不同分别进行试压；对反应堆换料水池冷却回路和过滤回路主管管线进行闭式循环冲洗，支管采用开式冲洗；对表面撇沫管线和池壁喷淋管线采用开式冲洗，冲洗试压施工准备阶段考虑以下因素：

1)反应堆换料水池进出口管线并未组成闭式回路；

2)闭式循环冲洗管道进水；

3)探索分析：

为了使冲洗的管道在最短的时间内满足清洁度要求，则需对反应堆换料水池进水管线PTR0715和池底PTR0722管线旁通，堆内构件贮存池进水管线PTR0717和堆内构件贮存池池底PTR0723管线旁通，组成闭式回路；

PTR03子项包的管道冲洗需换料水箱PTR001BA已经进水且水箱内的水源满足A级清洁度标准，利用换料水箱重力流将PTR03子项包循环冲洗回路进水，因乏燃料换料水池进水管线管中心标高高于换料水池标高，故重力流冲水并不能将整个管道充满，需在管线低点就近位置增加SED补水管线，高点设置排气点以排除管内空气，以免在管道启泵循环冲洗中产生气蚀损坏设备。

4.PTR系统冲洗试压施工分析

4.1 PTR系统冲洗试压逻辑分析

通过对PTR系统冲洗试压施工的分析，我们发现PTR系统各子项包在冲洗阶段是需要按照逻辑进行施工的，在确保PTR各子项包的冲洗结果满足要求的同时也满足现场施工的整体进度；

PTR施工过程中部分控制阀为气动或电动阀门，手动开启关闭阀门速度慢、耗人力物力且信息反馈不及时，故在冲洗试压施工前尽可能满足气动或电动控制条件，以实现快速远程操控开启或关闭响应控制阀；

PTR系统冲洗试压施工的逻辑顺序为换料水箱PTR001BA出口管道（到第一个阀门做为边界）优先施工，这部分管道完成是罐PTR001BA具备进水的前提条件，如条件允许则将换料水箱的周边的输排水管线施工完成以便后期罐体排空；移交子项包PTR03需要PTR001PO或PTR002PO进行供水冲洗，因此PTR03和PTR02移交子项包尽可能同时施工完成，否则一旦PTR02子项包移交运行，则PTR03子项则能难冲洗保证PTR01、PTR02、PTR03各子项包按先后顺序进行冲洗，即能确保PTR冲洗结果满足清洁度要求，也为后续核回来冲洗提供优质可靠的水源；

4.2 PTR试压施工过程分析

1)根据系统材质、压力级别进行划分试压回路，使用除盐水作为水压试验的介质，经检查满足进水试压条件后，启动水泵，打开试压进水阀给系统充注，依次打开高点排气阀将管线中的空气排除干净，当排气管线处有连续的水溢出时，关闭排气阀，对系统进行升压。水压试验回路高低点分别各设置一块压力表，试验压力以最高处压力表的表压为准，先将压力缓慢升到试压压力，压力保持最少时间为10min，再将压力降至设计压力检查系统的严密性，设计压力下保压至少30min，在此期间按照设计文件进行目视检查，包括系统完整性、焊接密封性、系统变形、压力表读数等检查项，如均未发现异常且高低点压力表压力恒定，则表示严密性试验合格。

2)探索分析：

试压过程中管道内空气未排尽，其压缩率大于水，将会在系统升压过程中不断压缩，从而影响水压试验的准确性和安全性，所以在回路升压前，应尽可能的多选用几个高点作为排气点，从而确保试压试验过程中的准确性和安全性；

压力试验时若存在泄漏情况，应将管内压力泄放至零后，施工人员再进行泄漏点处理，以确保施工过程中人员和周边设备的安全性；

边界阀门设专人进行巡视检查，以免出现非冲洗试压施工人员误操作；

4.3 PTR冲洗施工分析

1)开式冲洗：开式冲洗为核电站工艺管道采用的主要冲洗方式，利用临时管线、临时水箱以及临时泵（或在线泵）对系统进行排放式冲洗，利用水源从管线一端进水，另一端出水，排放式进行管路冲洗，以满足清洁度要求

2)循环冲洗：尽可能利用在线泵做为动力源，将管路组成一个闭式循环管路，冲洗过程中不断观察泵进出口的压力表，若泵进口的压力下降或泵出口的压力上升，则可能是过滤网阻塞，应立即停泵，拆除过滤网进行检查清洗，关闭临时过滤网前后隔离阀门打开排水阀门进行排水，然后拆除临时过滤器，清除过滤物后再装上滤网，再次向系统充水并启泵冲洗上述管道。反复上述操作，直到临时过滤器目视检查无杂质，出水满足清洁度检查标准。

3)手工擦洗：利用不起毛的白布在安装阶段进行手工擦洗，直至满足清洁度要求；

4)探索分析：

开式冲洗虽然对水源耗费较多，但是其冲洗速率快且冲洗效果好，故在水源充足的条件下首选冲洗方式为开式冲洗；

开式冲洗进出水管径大小会影响管路的冲洗效果，所以进水水源管径和排水管径选用原则上不小于被冲洗主管管径的60%；

循环冲洗过程中及时清洗和更换滤网，使过滤器为取得最佳的冲洗效果，可以在循环冲洗过程中持续补水，同时找一排水点连续排水观测，以便进行循环冲洗管内清洁度； 过滤器检查过程中微粒尺寸小于0.8mm是允许的，对于极细的发状微粒长小于等于1.5mm是允许的。

4.4 PTR系统简图

5.PTR系统冲洗试压施工注意事项

PTR系统整体冲洗试压工作顺利完成不能是确保该工艺系统管道内部清洁度，也是保证后续核回路冲洗、余热排出系统、安全注入系统、安全喷淋系统清洁度满足要求的关键所在；同时，PTR作为施工阶段施工用水的源头，涉及区域较多，所以PTR系统各子项包冲洗试压施工过程中有以下疑问需要注意：

1)冲洗试压完成后管内清洁度的保护：因后续RIS、EAS、RRA、RCP等用水水源都是经PTR输出，所以PTR系统冲洗试压完成后与设备相接恢复焊口必须采取有效的保护措施，例如：焊接充氩气的选择方式尽量少用或者不用水溶纸，通过自身管理选择支管作为充氩点；冲洗试压完成后严禁其他不合格水源接入PTR系统管线中；后期加强成品保护；

2)冲洗试压过程中防止跑水：因PTR系统涉及区域较多，临时设施较多，临时设施安装过程中认真仔细，防止漏装临时设施现象，临时设施材料要核对清楚，确保不因临时设施影响冲洗后的水质化验结果；

3)人员的安排：因PTR系统冲洗施工涉及的范围大，人员的安排和施工关键控制点的把握需要相应的人员进行控制，比如阀门的操作控制，有些阀门需要快速的操作，否则会造成严重的后果，因此不仅施工前进行试操作，并且操作人员需要熟练掌握。

6.结束语

PTR系统冲洗试压施工作为M310堆型核电安装项目来说具有重大的意义，对管路冲洗要求也必须严格，确保后期大系统施工用水的合格水源；PTR系统冲洗试压施工的顺利完成，必须要在施工前期对整个冲洗试压工作准备充分，施工思路清晰，确保前期的技术准备和施工的材料准备齐全到位符合要求；必须要对整个施工逻辑规划清楚，灵活掌握，提高施工效率；从而确保PTR冲洗试压施工顺利进行，为后期的核回路冲洗做好准备，进而促进整个核电站建设的进度和系统的移交。

参考文献：

[1]《核岛系统冲洗导则》0706XSGDSS15

[2]《EM4.2 安装技术要求直径大于2″管道及相关支吊架安装》0706AT4203           

[3]《EM4.2 安装技术要求直径小于或等于2″管道及支吊架现场制作及安装0706AT4204

[4]《压水堆核岛机械设备设计和建造规则（2000版+2002补遗）》 RCC-M

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