浅谈核岛辅助管道安装

段灵利

摘 要：核岛是核电站安全壳内的核反应堆及与反应堆有关的各个系统的统称。核岛的主要功能是利用核裂变能产生蒸汽。值得一提的是，与其它工程相比，核电工程中管道支架的安装对整个管道安装具有举足轻重的影响。文章主要结合现阶段我国核岛辅助管道安装的现状进行简要的分析与总结。

关键词：核岛；辅助管道；安装要点

1 概述

在ACPR核电工程中，根据安装工程作业的特点、性质、质量要求和技术难度将核岛安装工作划分为十个机电工作包。核岛辅助管道安装工程是其EM4包，负责辅助系统及供水/蒸汽管线、厂用冷却水管线的安装。民用核设施的建设中的相关的核安全法规及核安全导则，是我们在核电站建设中必须遵守的。ACPR核电工程，设计和建造方面的技术规范和标准原则上采用RCC系统标准，它描述了设备管道制造、采购、安装等一系列技术要求。核岛辅助管道由于其安装工程量大、工序复杂、接口众多、施工条件困难、质量要求高、系统回路多等特点，在核岛安装工程中具有举足轻重的影响。抓核岛安装工程进度，首先要抓辅助管道的安装进度，尤其要确保核岛冷态功能试验相关系统的安装，并以此为核岛辅助管道安装的关键路径。此外，安装施工活动的重点是支架的安装、管道的焊接连接、管道的法兰连接（尤其是与设备的连接）和阀门的安装。值得一提的是，与其它工程相比，核电工程中管道支架的安装对整个管道安装具有举足轻重的影响。

2 管道安装

2.1 管道的供货状况

由于核电站反应堆运行安全、可靠的要求，因此在设计、安装过程中都有它独特的要求，在进行反应堆厂房辅助管道安装中，不仅要考虑先上后下，先里（靠墙）后外（离墙远），先大后小，按系统安装等一般的安装顺序，更重要的是根据其独特的设计要求采取与之相适应的顺序，以满足和达到这些独特的工艺要求。管道由预制厂按图纸规定的要求预制焊接成管段（包括某些现场焊缝的调节余长），管道内部清洁状况合格、不锈钢管已经酸洗钝化、管段有良好的临时封盖、管段和车间焊缝的标记齐全、碳钢管段除每个管端面50-80mm长度外油漆完整、整个管段处于良好的合格状态。

2.2 管道安装顺序

下面就一些特殊的、具体的安装和设计要求加以分析，以利于对反应堆厂房辅助管道的安装顺序既有总体上的，又有更具体的了解。（1）与其它工程一样，首先要安装直径大的管道，在管道不密集且有可能的情况下，不锈钢管道应尽量晚些安装，因为规程对不锈钢管道防污染要求的非常高，对其所需的保护是很严格的。但在管道密集区，这一点不宜采用。在同等条件下，技术要求高的，即RCCM级别高的先安装，当然我们仍要注意：先上后下，先里后外等基本安装顺序。（2）对于走向比较复杂或管线不是处在共用支架上，或管子直径较大且管壁较厚的管道，应采取试装一定管线长度的方法。这样一方面可以发现设计、预制中可能存在的问题，以便选用最佳的纠正方案，节省费用；另一方面是为了调整或初步确定管线上单根且又是限位的或是固定型的支架位置 。不在共用支架上的小直径管道的安装及其管线上支架位置的确定也是采用了上述的方法。（3）管段的位置主要根据平面图上所示的管线的支管、拐点的位置来确定，但在偏差不大（一般是10～20mm）的情况下要以管段的耐磨垫、固定支架的加强板或短管等支架附件为准，或者是两者兼顾。（4）核电站对不锈钢管道有很严格的内壁清洁度要求：直径φ>3″的管道内壁要用≥50MPa的高压水进行分段冲洗，冲洗段内的所有焊口必须是经检验合格的。冲洗的顺序是：对整个管线是由上而下，对某一冲洗管段是由下而上，对于直径≤6″的管道：允许有3个90°的弯头，如果整个冲洗长度小于20m，也允许增加2个≤45°弯头。对于直径≥8"的管道：允许有5个90°弯头，如果整个冲洗长度小于20m，不必考虑≤45°弯头。由于这个原因，就要求我们在安装大直径不锈钢管时，要十分注意合理地留好冲洗口，冲洗入口必定在管段的最低点（泄水支管例外），为了合理安排冲洗口的数量和位置，可以按系统绘制冲洗图。另外要注意：高压水冲洗不得通过阀门，所以大直径不锈钢管道上的阀门只能在阀门两侧的管段都已冲洗合格后安装；本管段冲洗合格后才允许焊接与下一管段相连的焊缝，并且在这个焊缝检验合格后再冲洗下一管段，而下一管段冲洗时，被清洗的内表面要包括这个焊缝.所以大直径不锈钢管段安装的最终完工，在正常情况下也是由上而下的。管径≤3″的不锈钢管道的内壁清洁是采用重力水冲洗，因此在安装这类管道时必须注意，凡是与大管或设备相接的和系统中位置最低的焊口，必须在冲洗完成后进行焊接。否则必将切开这些焊口，以避免冲洗小管时将大管污染和排尽系统内的冲洗水。（5）由于管道焊缝在焊接时会收缩，并且收缩量随管道直径、管壁厚度的增加而增加。不锈钢的收缩量比碳钢要大的多，所以在安装大直径不锈钢厚壁管时要特别重视这个问题。焊接收缩决定了要切除某管段上的预留余长，必须等管段两侧管段上的所有焊口都已焊接，至少要等每个焊口都至管壁厚度的70%——80%，并且经检验合格后才可进行。如管线上有几个预留余长，就需要合理的分配好每个预留余长的调节范围。由于上述焊缝收缩的原因和可能存在的设计、预制偏差，所以在现场实际切除的余长的长度不是设计余长。焊缝收缩给管道安装带来了困难，但另一方面又要利用焊缝收缩的规律来调整管道的坡度和法兰的平行度。（6）大直径不锈钢厚壁管道的安装，除了上述有关的特点外，对其焊缝的焊接也应采取特别的顺序，先是点焊组对除有余长外的所有管口，检查管道、支架各方面的情况。如没问题就焊接除冲洗口以外的所有焊口，为了减小因焊缝缺陷的返修量，每个焊口在焊层厚度达约8mm时就作一次射线检验，对不合格的焊口返修。全部合格后继续焊接直至离管外径6～8mm为止。这时焊缝收缩已稳定，可做余长切除。管段的高压水冲洗，按上述顺序由上而下，组对焊接一个冲洗口就冲洗下一段管道，直至系统中所有的焊口都焊至离管外径6～8mm时，可焊接固定支架。然后逐个焊完剩余的焊层，完成一个就做一个射线检验，合格后才焊第二个，直至全部焊口完成。法兰两侧的焊口最后焊接。总之，大直径厚壁管道，尤其是大直径不锈钢厚壁管道的整个安装焊接过程都是十分谨慎的。管道焊接收缩变形是有规律的，关键是要在整个焊接过程中把握、利用这个规律来不断地调整管道的垂直度、坡度、法兰的平行度等，而不是在焊接完成后发现不符合才用焊接收缩变形来调整。这也是安装大直径厚壁管道的一个重要的特征。因为管道上的焊缝都是在设计时已定位，并不允许随意更改，加之反应堆厂房设计紧凑，有些管道离墙、地面、墙角特别近，这需要合理地安排好这些管线上焊口焊接的先后顺序，也就是管段安装的先后顺序，否则将会因为有的焊口不能操作而返工。（7）最后要指出的是，在反应堆厂房辅助管道安装中，要特别注意贯穿件的安装时机。

2.3 管道安装涉及的工作程序

2.3.1 管道安装。（1）支架安装：包括最新版文件；标有坐标的控制标记清单；支架图纸清单；划线器材；如果需要，安装脚手架；钢筋探测器；钻孔设备；装卸运输设施；固定件与卡具；焊接工艺评定；焊工和焊接操作人员资格评定；焊接设备。（2）管道安装：包括通道的可用性；厂房内使用吊装设备的可用性；吊装和运输设施的可用性；最新适用版本文件的可用性；焊接工艺评定；焊工和焊接操作人员的资格评定；根据现场具体情况而装配的第一阶段支架；焊接设备；检查设备；备妥第二阶段支架。（3）支架的符合性：包括检查图纸中给出的公差；检查支架膨胀螺栓的紧固力矩；检查加工表面和涂层；任何不符合项均须按要求调整。（4）管道符合性：包括检查坡度；检查外表面状况；检查系统与最新版本水压试验流程图和等轴图的符合性；检查所有标记；检查栓接法兰接头；检查焊缝完成并进行检验；检查所有不符合项是否已经处理。（5）阀门符合性：包括系统功能号和厂家标牌；系统功能号牌；流动方向；锁紧装置；指示器；附件；通道和可达性；方位；螺栓上油脂。

2.3.2 用于碳钢和不锈钢的切割工艺。应注意的问题：在切割支架或管道余长时，充分考虑整体布置和管线调整的需要；选择适当的划线工具，刀具和切割砂轮片，防止对奥氏体不锈钢的污染；作好材料标识的移植。

2.3.3 碳钢和不锈钢管道清洁度标准。不锈钢管道： 进行表面外观检查（100W灯泡前30cm处），对于直径小于等于6英寸的管道，内部检查仅在管端进行，要求金属表面必须清洁。焊接后，由焊接操作引起的非常薄的氧化膜是允许的。如果全部色斑面积小于总面积的1%，则氧化物分散色斑包括浅薄锈斑也是允许的。碳钢管道：对于直径小于等于6英寸的管道，内部检查仅在管端进行，要求管道不得有任何外来杂质，由于在大气中短期接触引起的表面连续附着的氧化膜是可以接受的。斑点和大面积锈蚀如果是很薄或均匀的膜则可接受。用植物毛刷子刷不掉的碳钢上的氧化层可以接受。对于不锈钢管道的冲洗（需填写内部清洁度报告），由冲洗人员进行，安装班组根据冲洗要求预留好冲洗口，特别注意对高压水冲洗口的预留要符合其要求。以便在安装过程中完成对管道的内部清洁。

2.3.4 管道和支架的标记（管段、焊缝和管道、通风、电缆槽架的支架）。安装过程中所使用的材料及其标识必须与图纸中规定的相符，现场安装时， 一定要按照要求的位置和方法在焊接组对前后做好焊口标记。对于奥氏体不锈钢做临时标记时应使用不含污染成分的粘胶带（永久性标记由标记员完成，标记员必须经过培训，熟悉标记规则）。

2.3.5 承插接头的尺寸检查。承插接头外观和尺寸的检查方法及准则。

2.3.6 焊接坡口和焊缝的外观与尺寸检查。待焊表面的外观和尺寸检查。 即：钝边与坡口的光洁度；坡口角度和间隙及钝边。定位焊接头的外观和尺寸检查（错边公差）；焊逢的外观和尺寸检查；法兰垂直度；管道坡度公差；管道公差。

2.3.7 焊接前部件的组对。应根据现场情况正确选择坡口形式和点固方法，坡口及周围区域（15mm）应没有油脂、油漆、氧化皮、铁锈、 水等，焊接前打磨坡口和用适合钢种的溶剂去除油脂（例如，不锈钢：酒精、丙酮）

2.3.8 碳钢接头的焊接。碳钢接头的焊接操作过程，焊工在焊接时：部件必须保持在至少+5℃的高温。而焊接后冷却必须足够的慢，防止由内应力引起裂纹；工作区域必须防止气流；必须遵守焊接工艺资料单（焊接数据包）中规定的焊接参数和其有效范围；禁止在坡口以外起弧；检查层间温度，应符合标准。对于焊接直径<14"的薄壁管，采用间隔焊接方法（对称焊）以防止变形和偏移。在任何反面焊接之前，必须在铲根或气刨后打磨根部，以得到对表面的加工，避免焊缝缺陷，如夹渣，未熔合或未焊透。焊工在完全去除焊渣或TIG焊缝刷净后对每一熔敷金属焊道进行外观检查，对影响下一道焊接的所有发现的缺陷都要去除，对发现的气孔或裂纹进行打磨，打磨时避免过热，焊道表面必须是均匀的，不得有余高缺陷，应平滑过渡到邻近表面。

2.3.9 焊缝打磨。根据焊缝外观和无损检验的要求打磨焊缝，打磨区域包括焊缝、母材与焊缝熔合区、邻近焊缝的区域。焊缝打磨后必须保持要求的最小厚度并避免局部过热（金属出现蓝色）。打磨分以下三种：打磨修整：磨去局部不规则的沟纹；部打磨：在一侧（或两侧）焊缝表面全部打磨，不改变总的形状；磨平：在焊缝的一侧（或两侧）磨去全部焊缝高出周围表面的厚度。

2.3.10 焊接接头的修补的范围。分为焊接过程中的修补、无损检验以后的修补、法兰就位后找正偏差的修补。修补前要确定去除缺陷的准确位置，在同一部位允许有二次修补，如果要求有更 多的修补，则在编制这些连续修补原因的分析报告前不得进行修补。（被揭示的缺陷可能表明工艺适用的条件或焊接工艺评定本身不合适）。一般来说，最终热处理后的焊缝禁止修补（若需修补，应重新进行焊后热处理）。

2.3.11 螺栓联接法兰接头的安装。（1）检查先决条件。紧固件（螺栓、螺母）的螺纹状况良好，尺寸、材料类型正确；润滑适当（选择规定的润滑油）；密封垫片配合面是清洁的，不带有冲击痕迹或径向划痕，密封垫片的类型标识号正确；检查管道内部的清洁。（2）检查法兰的平行度。围绕法兰在相距90°的四个不同点用塞尺检查平行度公差应符合要求；对于达不到公差要求时按《安装技术要求》中所述的方法进行矫正直到达到要求为止；对于盲板法兰不要求平行度；对于未固定管道上的连续组对法兰除了最后一对法兰，其它法兰不进行平行度检查，只在法兰报告上注明，见已检查平行度的一组法兰的法兰号。（3）螺栓紧固。装上两个紧固件后将密封垫片放入法兰的两个装配面之间，然后安装第三个紧固件使三个螺杆大约按120°夹角分布，然后用手上紧螺母；装配剩下的紧固件，以最终力矩的20%和40%分别用力矩扳手以星形次序拧紧螺母；检查密封垫片是否均匀受压（用塞尺在4个点检查）；按最终力矩上紧螺栓；最终检查平行度两个接触面之间不得插入0.05mm厚的塞尺；在最终连接的情况下安装锁紧装置（锁紧片）。

参考文献

[1]压水堆核岛机械设备的设计与建造规则[S].2000.

[2]岭澳核电站技术要求《EM4.2》 FRA RT/M-DC-A621 REW：B