EPR三代核电站核岛辅助系统压力试验系数的选取

易博俊

台山核电合营有限公司，广东台山 529228

核岛辅助系统指核岛内除主管道外所有管道和支架组成的系统回路，辅助系统安装完成以后，需要通过压力试验对辅助系统安装质量进行检验。而压力试验是指在常温条件下，采用运行压力乘以一个系数得到的试验压力，对辅助系统回路进行的质量检验。这个系数就是管道压力试验系数。管道压力试验系数的选取，是CEPR 核岛辅助系统压力试验中与CPR1000 核电工程差异性最大的部分，也是要求更加严格的部分。

对于 CPR1000 二代半压水堆核电站，建造规范采用RCC-M Edition 2000 &addendum June 2002，管道压力试验系数的取用规则为：核岛输送一回路流体的管线取1.25；输送主蒸汽、主给水等高能流体的管线取1.5；其他管线压力试验系数取1.1。该规则只需要确定管线的基本参数后，就能够直接对应出管线的固定压力试验系数，执行简单。

但对于EPR 三代压水堆核电站，压力试验系数的选取按照质量等级进行了划分，并根据设计参数规定了详细的选取公式。首先EPR 将管线的级别分为四个不同的质量等级，分别为Q1、Q2、Q3 和NC 级。

对于Q1、Q2 级管线，采用RCC-M 2007 edition 建造规范，不能采用固定的压力试验系数，而是需要根据管线的设计参数进行计算后再选取。管道压力试验必须满足RCC-M2007 B5221中规定的试验压力最小值，同时也不能够超过RCC-M2007 B3641 中的材料屈服强度。即：

试验压力下限 Ptest为（RCC-M2007 B5221）：

PS：设计压力；Sm：许用应力；TEH：试验温度；TS：设计温度。

试验压力上限 PTmax为（RCC-M2007 B3641）：

Sy：屈服强；D0：名义直径；y 取0.4 ；tminibended：弯曲最小壁厚。

对于质量等级为Q3 和NC 级管线，需遵守EN13480 欧洲标准建造规范，也不能采用固定的压力试验系数，需要根据管线的设计参数进行计算后再选取。管道压力试验必须满足EN13480-5 9.3.2.2 中规定的试验压力最小值，同时也不能够超过EN13480-3 中的材料机械强度极限值。即：

试验压力下限Ptest为（EN13480-5 9.3.2.2）：

PS：设计压力； ftest：试验温度下许用应力；f：设计温度下许用应力。

1）试验压力上限 PTmax为（EN13480-3）：

材料试验温度下许 用应力ftest:

2）管道最大允许试验压力 PTmax:

3）弯头最大允许试验压力PTmax:

4）取管道和弯头最大允许试验压力的最小值作为试验压力上限：

ReH:室温下屈服强度；ftest：试验温度下 许用应力；Do：名义直径；Di：管道内径；tminibended：弯曲最小壁厚；e：承压最小壁厚；z：联合系数。

压力试验系数的下限为 试验温度与设计温度下管道材料许用应力比值的1.25 倍，同时不能低于1.43 倍，即：首先需满足最低1.43 倍的试验系数；其次，由于在不同温度下管道材料的承压能力不同，如：X2CrNi18-9 在350℃和20℃下的许用应力分别为80.7 MPa 和143.3MPa，所以为确保有效的检验管道系统在设计温度下的承压能力，压力试验系数的选取是在1.25 倍试验系数的基础上乘以压力试验温度和设计温度下许用应力的比值，从而对管道系统在运行工况下的耐压能力进行更加科学有效的检验。

同时，由于部分管线（如与一回路连接）其试验温度与设计温度下管道材料许用应力比值非常高，有的达到3 倍以上，太高的试验压力可能超出管道材料的耐压极限，导致管线损坏失效，所以在压力试验系数的选取时，还必须考虑试验压力的上限值PTmax，即应考虑材料的机械性能，保证压力试验不超过材料的屈服强度极限，使压力试验在相对安全的条件下进行。

在确定了压力试验系数的选取方法后，应根据管道的材质、类型，计算 各个管道在不同温度梯度的最小压力试验系数，绘出温度-最小压力试验系数拟值曲线图。还应根据管道的基本参数信息，计算各个管道在不同设计温度梯度的试验压力极限值，绘出的温度-试验压力极限值拟值曲线。

然后按照管线清单建立管线基本参数表，包含管道设计压力、温度、质量级别、材质、管径、壁厚等基本信息；将每个管线基本参数表分别代入到两个拟值曲线（温度-最小压力试验系数、试验压力极限值拟值曲线）中，选取出每一条管线的最小压力试验系数以及试验压力极限值。

再根据调试回路的划分，将相同或相近设计参数的管线划分到同一压力试验回路下，并对划分在同一个试压回路内的管线进行分析计算，回路的试验压力应保证大于所有管线的最小试验压力，且必须同时满足小于所有管线的最大试验压力。即：

当按照上述方法计算出来的试验压力上限值小于试验压力下限值时，为防止管线超压损坏，应取试验压力的上限值作为试压回路的试验压力。即：

同时，当试压回路中若有设备需要参与压力试验时，若计算出来的试压回路的试验压力大于设备最大允许试验压力时，为避免因试压导致设备损坏，应将回路的试验压力降低到设备的最大允许试验压力。

目前，该压力试验系数的选取方法已经应用在台山核电一期1 号机组EM4 辅助系统水压试验回路TFD 的边界划分和试验压力确定中，部分TFD 回路已按该方法所取的压力试验系数顺利完成了水压试验。

[1]Design and construction rules for mechanical components of PWR Nuclear islands，RCC-M 2007 edition [S].

[2]The European Standard-Metallic industrialpiping EN 13480-3&5:2002 [S]

[3]Design and construction rules for mechanical components of PWR Nuclear islands，RCC-M Edition 2000&addendum June 2002 [S].

[4]AREVA NP，TSN-EM4-Technical Requirements–Installation and Prefabrication of Piping and Associated Supports.