爆破吹扫技术在核电机组二回路蒸汽系统冲管中的应用

蔡勇勇，方亚萍，申孟法

（浙江省火电建设公司，杭州市，310016）

0 引言

核电机组二回路管道清洁度的控制是二回路管道安装中的重要环节，主蒸汽经主汽门后直接进入汽轮发电机高压缸，因此，蒸汽主管内的清洁度直接关系到机组安全运行[1-11]。然而对常规岛二回路蒸汽管道（主蒸汽）安装后的吹扫，目前尚未有明确的实施技术规范要求，核电常规岛管道的安装技术指标主要参照DL 5031—94《电力建设施工及验收技术规范》。由于核电机组的特殊性，二回路不具备蒸汽冲管的条件，参考已建设的核电机组及国家有关电站管道清洁度控制要求，使用爆破吹扫技术来达到管道内清洁度指标要求。

1 工艺原理

将系统边界所有阀门关闭，在管路疏水或放气位置接入干净仪用压缩空气，临时管道出口安装冲管爆破阀，如图1所示。

将管道系统内空气压力逐渐升高，达到0.6MPa时打开冲管爆破阀，系统中的压缩空气瞬时迅速膨胀从爆破口以极高的速度喷出，同时管道内的焊渣和其他杂物在爆破引起的高速气流的冲击下也随之排出，反复数次，即可达到吹扫要求。采用爆破法吹扫管道时，吹扫介质（空气）在被吹扫管段B端瞬间流速可由管内流体能量平衡算式求出，由伯努利方程[1-2]知：

式中：V为压缩空气比体积；PA为爆破时A处的压力；PB为爆破时B处的压力；ΔC2/2为动能，C为气流速度；CA为爆破时A处的气流速度；CB为爆破时B处的气流速度；g为重力加速度；ΔZ为A、B两处的高度差。

2 爆破吹扫先决条件

（1）管道及其支撑物安装完毕，并经符合性检查合格。

（2）吹扫用临时管道己完成安装。主蒸汽管道与主汽门相连接口位置；旁路蒸汽母管至旁路阀接口位置，第2级再热器加热蒸汽管道与汽水分离器接口位置，均分别与临时管道相连接至厂房外，临时管道出口处设置临冲阀（见图1）。

（3）空压机能投入使用，吹扫用仪用压缩空气符合要求。

（4）管道及有关阀门均已标志完成。

（5）吹扫前应准备足够靶板，靶板规格700mm× 56mm×10mm，靶板材质为铝，表面抛光至露出金属光泽。

（6）管道吹扫应具有经过批准的技术、安全和组织措施。

（7）吹扫前应经监理、建设单位确认符合有关要求后才能进行吹扫。

（8）吹扫的组织关系已经确定，各方职责明确。

（9）参加吹扫的有关人员应熟悉该系统，并在吹扫前进行技术交底。

（10）主蒸汽系统吹扫时，临冲阀出口做好可靠的隔离及防护措施。相关区域拉好警戒标志，无关人员严禁入内。根据管道实际安装场地选择爆破口，其原则是必须有足够的爆破空间，爆破口处一般应有100m以上的空地。爆破阀前应有牢靠的限位支架。

（11）质量计划已开启。

3 吹扫主要流程及工艺特点

3.1 吹扫主要流程

以主蒸汽管道吹扫为例，介绍吹扫主要流程。主蒸汽管道吹扫主要流程如下：

（1）关闭吹洗系统边界的所有阀门及确认边界堵板状态，以核岛蒸发器作为储气罐，压力值达到0.6MPa时，快速打开主蒸汽管道临冲阀（临冲阀1）进行吹扫，当压力降低至无吹扫作用时，关闭临冲阀1；蒸发器继续充气升压，压力值达到0.6MPa时快速打开主蒸汽临冲阀（临冲阀2），其他临冲阀均处于关闭位置。

（2）重复以上过程，直至排气干净。

（3）在临冲阀前放入靶板，重复步骤（1），直至靶板检验合格为止。

（4）主蒸汽母管吹扫合格后进行主蒸汽疏水管线的吹扫。

将蒸发器作为气源，当压力值达到0.6MPa时打开疏水管线上的疏水阀门，主蒸汽管道疏水袋排污至废液收集系统，用白布放置于阀后出气管道，以白布上无明显大颗粒杂质可视为合格。正式吹扫前可在压力值达到0.1、0.3MPa时进行几次试吹。

3.2 冲管阀的工作原理及结构形式

3.2.1 关闭状态

临冲阀门关闭状态见图2。回转型气动装置带动摇杆与阀瓣旋转约90°关闭阀门。电动装置动作，阀杆上升，连杆绕阀体上部支撑板的销轴转动，使得锁紧螺钉向下做杠杆运动，压紧阀瓣实现密封。在电动执行机构处于关紧状态及气动执行机构带压的情况下，管道方可开始升压，压力达到冲管系统设定值时即停止升压。

3.2.2 开启状态

临冲阀门开启状态见图3。吹扫管道系统升压至规定的0.6MPa冲管压力时，电动装置关闭动作，阀杆下降，阀杆使连杆绕销轴转动，从而带动锁紧螺钉向上，松开阀瓣；电动装置开启的同时，启动执行机构电磁阀失电，气缸内气体压力泄放。冲管阀在待冲扫管道内的压缩空气作用下迅速打开，高速汽流冲出，将管内杂物带出，完成1次冲管循环。

3.3 吹扫施工特点

（1）吹扫介质流速高（不小于15m/s），携带力强，一次爆破吹扫时间持续15～20 s，能有效吹出管内泥土、焊渣及其他杂物。

（2）吹扫效率高，同一规格、长度的管线，如主蒸汽管道爆破吹扫在第19～22次连续4次放置靶板检验即达到清洁要求，旁路蒸汽管道及二级再热蒸汽管道规格尺寸小，吹扫次数相应减少。

（3）主蒸汽管道规格为φ762mm×31.75mm，旁路蒸汽管道规格为φ406.4mm×16.66mm，二级再热蒸汽管道规格为φ219.1mm×9.53mm。吹扫时采用直通旋启单瓣式、电动开启与气动关闭相结合的冲管阀代替普通大口径工业管道使用的爆破片，提高吹扫的可操作性和可控性。

（4）冲管阀阀前做好可靠的限位支座，临时管路布置导向支架和固定支架，正式管道需对所有支架进行调整检查，弹簧支架处于冷态位置，以免管路剧烈振动对蒸汽发生器产生偏移影响。

（5）二回路的吹扫时间的长度主要取决于升压时间，为了加快升压速率，除了在核岛蒸发器排污管设置安装充压管线外，在常规岛临时管上增加φ89mm的充压管路，有效提高了冲管的效率。

4 安全技术要求

（1）在冲管过程及系统升压期间，人员不得调整阀门及站立在冲管阀出口及两侧150°角度区域。以上区域100m范围内应设置为禁区，拉好警戒线，并设专人看护，每次吹扫前进行提醒。该范围内建筑物做好有效的保护措施。

（2）在管架上拆除爆破口法兰或进行其他高空作业时，必须按高空作业规程采取必要的安全措施。

（3）管道吹扫合格并恢复正式管路后不得进行有再次污染管内清洁度的工作。对于无法吹扫到的管子，如主蒸汽至主汽门水平直管，应进行手工擦洗。

（4）有完善的组织机构，并统一听从指挥，专人负责冲管阀的操作，升压过程中安排专人对系统管道进行巡检。

5 质量检验标准

（1）靶板规格：700mm×56mm×10mm，靶板材质用铝板，表面抛光至露出金属光泽；

（2）靶板位置：靶板放置于临冲阀前临时管中心；

（3）吹扫标准：对于放置靶板的管道的吹扫，连续2次更换靶板，靶板上冲击斑痕的粒度不得大于0.8mm，且斑痕不多于8点。对于没有放置靶板的管道的吹扫，以出口处的空气洁净为准[3]。

6 结语

采用爆破吹扫技术对核电机组二回路蒸汽管道进行吹扫，效果良好；使用冲管阀有效提高了吹扫过程的可操作性和可控性，减少安全隐患；在临时管路上布置靶板装置，提高了吹扫效果的可验证性。

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