AP1000核电厂主蒸汽压力试验-值的确定

AP1000核电厂主蒸汽压力试验值的确定2013年12月2日1刘永峰目录•概述一•设计分工和试验标准二•交流推荐三•分析与决策四•结论与思考五3为确保核电厂二回路主管道系统运行的安全，遵循其设计规范和验收规程的要求，要对主系统管道进行水压试验，检验工程安装施工质量并验证设计。主蒸汽管道水压试验来讲，由于山东海阳核电厂涉及到了西屋、三菱与国核电力规划设计研究院（以下简写“国核院”）三家设计承包商，并且在设计上选取了不完全相同的标准，也就给主蒸汽管道水压试验工作在技术方案上提出了更高的统筹性的要求。本文将阐述水压试验数值的决策思路，对详细的水压试验步骤则不再展开介绍。3一、概述（1）一、概述（2）：AP1000二回路示意图主蒸汽隔离阀一、概述（3）：AP1000主蒸汽管道接口示意图核岛与常规岛主蒸汽管道接口：二、设计分工和试验标准（1）10.22‐10.83MPa西屋设计范围国核院范围三菱范围77二、设计分工和标准（2）山东海阳核电厂的主蒸汽管路范围从核岛SG出口至汽轮机主汽阀入口，旁路部分也包括在内，如下图所示：可分为NI和CI两大部分，由三设计单位完成。NI/CI的分界线在附属厂房外1m的地方，以大小头连接。NI侧从蒸汽发生器出口直到大小头连接处，包括主蒸汽隔离阀。其设计责任主体是西屋，选取的设计标准是ASMESECIII规范，根据ASMESECIIIND-6000中ND-6221水压试验部分要求，“部件的水压试验应不低于设计压力的1.25倍（10.22MPa）”；（ND-6222中又规定，允许的试验压力不高于昀低试验压力的6%，即不高于1.325倍的设计压力，即10.83MPa）88二、设计分工和试验标准（3）NI/CI侧从大小头开始直到汽缸前，主汽阀、调节阀包括在内。其中主汽阀前的管道由国核院设计，主汽阀、调节阀部分及相关管道是由MHI设计，均遵循ASMEB31.1设计规范标准，根据ASMEB31.1第VI章137.4.5节水压试验部分要求，“在管道系统任何位置处的试验压力不低于1.5倍（8.17*1.5=12.3MPa）设计压力”。压力试验只试验到主汽阀前，调节阀不参与水压试验。因此，核岛侧试验值10.22-10.83MPa,与常规岛侧不低于12.3MPa的要求就发生了矛盾。三、交流推荐（2）‐初步分析a三、交流推荐（1）‐初步分析b试验的主要目的之一就是为了验证设计。从上图看，AP1000核电厂主蒸汽的压力试验以大小头为界线分为NI和CI两部分，由于设计的试验的压力值不同，要完整的验证设计，只能分开进行，各自验证；但分开验证，由于分界处只是大小头，并以焊缝连接，没有明显的可以隔离的边界，不易实施；若在焊缝处加堵板分别实施，那么二次焊接将会带来材料结构和应力的风险，相关管材的尺寸在制造时起就要留有适当的裕度，并且昀后焊接的焊缝还是无法验证。三、交流推荐（3）‐MHI建议主蒸汽隔离阀MHI建议，这部分范围按照设计的1.5倍的试验压力进行试验MHI建议，此范围按照西屋的1.25倍进行三、交流推荐（4）‐WEC建议主蒸汽隔离阀四、分析与决策（1）‐调研a•国内核电在国内已投产的核电厂中，核岛侧与常规岛侧都采用了统一的设计标准，或1.33倍，或1.5倍，没有发生不同标准导致不易验证设计的情况发生；四、分析与决策（1）‐调研b•常规火电在常规火电厂中，很多电厂的主蒸汽管道都没有进行水压试验了，而是采取100%无损探伤的方法替代。而这一做法是有规范依据的。《电力建设施工及验收技术规范》DL5031-94管道篇第6.1.15条就明确规定“主蒸汽、再热蒸汽管道经过100%无损探伤合格，可替代水压试验”四、分析与决策（1）‐调研c典型案例：在核电厂中，虽然设计标准统一，但也发生过由于常规岛侧与核岛侧建安进度不一致，为了有效优化工期，将主蒸汽常规岛部分与核岛部分的严密性验证分开实施的案例，并且常规岛部分与核岛部分采取了不同但均合乎规范的方法。比如，某已商运核电厂核岛范围采用了水压试验，而常规岛部分就未进行水压试验，只做了100%的无损探伤。四、分析与决策（2）‐思路思路：结合设计各方推荐的意见、交流沟通结果，借鉴调研的经验，综合分析，可以做出“鱼”与“熊掌”兼得的决策，即既有安全保证，还能够满足验证设计的要求。“兼得”不一定要“同时得”，可以“分别得”。四、分析与决策（2）‐核岛a核岛：保守的决策接受WEC的建议，主蒸汽管路的压力试验CI和NI侧同时进行，选取设计试验压力的1.25倍（主蒸汽管道设计压力8.17Mpa，进行10.21Mpa的水压试验，试验压力范围：10.21-10.82MPa）。这样一个决定实际上只验证了核岛侧的设计，没有验证常规岛侧的设计。但是由于隔离边界的实施问题，这个决定相当于把边界延伸到了常规岛侧进行了核岛的试验，同时对常规岛侧进行了降低标准的预试验。四、分析与决策（2）‐核岛b核岛：务实的决策这样的预试验虽然没有达到验证设计的目的，但却有着实际意义。因为主蒸汽管路在正常运行中，核岛侧的压力应该接近于（略高于，保证蒸汽流动）常规岛侧的压力，核岛侧只能承受1.25倍的压力，常规岛侧承受1.5倍又有什么意义呢？因为核岛侧泄露了，还没有等到常规岛侧泄漏停机（停堆）就要发生了。四、分析与决策（3）‐常规岛常规岛：合理、合规的解释常规岛侧在建安安装完成后仍然要进行100%无损探伤合格。1.25倍的水压试验达不到设计要求，属于不能进行设计压力试验的情况，也可视为“未进行水压试验”，因此，必须附加100%射线检验合格的要求。按照相关规范“主蒸汽、再热蒸汽管道经过100%无损探伤合格，可替代水压试验”的规定，这是用替代方法确定了管道满足设计要求。五、结论与思考1结论：二回路打压是验证主设备之一的蒸汽发生器二次侧及与二次侧相连主蒸汽、主给水管道安装施工质量的重要方法；也是核电工程建设的一个关键节点。AP1000核电厂采用NI/CI侧进行完整的统一的主蒸汽管路1.25倍的水压试验附加常规岛焊缝100%无损探伤合格结合在一起的方法，既保证了严密性验证符合设计的要求，又保证了可实施性和安全性，是思路清晰，考虑全面的正确决策。五、结论与思考2工作思考1.是不是所有的设计必须要得到验证，如果不是，哪些设计要验证？设计验证在现场无法实施时，按什么规范来确定替代措施？2.核电厂在建设过程中，哪些工作可以使用火电厂的行业规范？能够覆盖各种堆型和核电行业所有设备和系统的行业规范、标准化工作还有提升空间。3.不同规范、标准之间的统筹方法，复杂合同模式和工作接口给工程管理所带来的挑战。2222谢谢！昀后，让我们勤思考、多交流，向行业先进、国际一流学习取经，大力促进清洁能源的壮大，促进电力发展，维护生态文明！