压力容器水压试验控制

白福岩

摘 要：压力容器作为核电设备生产制造过程中最关键的装置之一，可以通过水压试验的方式评估其密封性，焊接接缝的可靠性，以及整个容器的结构强度是否符合设计要求。文章分析了核电站压力容器在水压试验中的控制要点，并就水压试验中的应变测试问题进行探讨，望能够在后续实践中引起工作人员的关注与重视。

关键词：压力容器；水压试验；控制

核电站压力容器需要长期工作于高温、高压、以及高辐射环境下，具有厚壁、高压的特点。核电站压力容器主要由容器密封环、过渡段、下封斗、堆芯段筒体、顶盖组件、以及接管段筒体这几个部分构成。堆芯部件需要由核电站压力容器提供支撑作用力，处于一回路压力边界，在安全等级、抗震等级、质量等级、以及设计等级方面均需要遵循I级标准。因此，如何保障压力容器的稳定、可靠运行，对于整个核电站的安全生产而言是非常重要的。水压试验能够准确评估所制造核电站设备的密封性，焊接接缝的可靠性，以及整个容器的结构强度是否符合设计要求。文章即就此类压力容器在水压试验中的控制要点进行分析探讨。

1 水压试验控制要点

1.1 清洁控制

在核电站压力容器进行水压试验前，需要安排专人遵循程序文件要求，对压力容器内部、外部表面清洁度进行检查，确保在进行水压试验的过程当中，表面不残留油漆、划线、或液体渗透痕迹，对标记胶带以及油脂痕迹进行清除。

1.2 水质控制

结合国际标准《压水堆核岛机械设备设计和建造规则》来看，在核电站压力容器进行水压试验时，对相关指标的要求非常严格，因此也对试验中的用水水质提出了较高要求。在《压水堆核岛机械设备设计和建造规则》当中已经明确规定了水压试验用水应当符合B级水要求（即：电导率=20.0us/cm；氯含量=0.15*10-6；氟含量=0.15*10-6；酸碱值=6.0～8.0）。除对水质有严格要求以外，在水压试验中还需要对用水温度进行整体控制。本环节中需要遵循的控制要点有以下几个方面：第一，核电站压力容器外壁温度应≥产品部件构成部分最高韧性脆度+30.0℃；第二，外壁温度应≤60.0℃；第三，大螺栓与容器温度差异应≤20.0℃。为了满足以上标准，在水压试验中需要利用传感器配合数显自动记录仪全面检测水体温度，以确保质量控制有效。

1.3 压力表控制

在核电站压力容器水压试验过程中，需要按需配置2*压力表，压力表示值可以直接读取，竖直安装，对压力表最大量程的要求为40.0MPa，精度级别可达到0.4级，且必须经过有资质计量单位的标检后方可应用于试验现场。

1.4 密封控制

在围绕核电站压力容器进行水压试验的过程当中，密封环节的控制质量将直接决定水压试验的成败。核电站压力容器水压试验压力为设计压力*1.33，如何克服大直径以及的多通口的密封难度是值得关注的问题之一。主要的密封控制措施有以下两个方面：

第一，对筒体法兰件与顶盖法兰件的密封控制：本区域的密封利用双道金属环C环进行密封，配合主螺栓进行锁紧。这种方案的特点是封口直径大，螺栓有紧密的预紧程序，在定量拉伸方面有严格要求，因此螺栓预紧力控制非常严格，再加上C金属环表面镀银处理，能够起到促进密封面微隙弥合的目的，提高密封可靠性。

第二，对进口接管与出口接管的密封控制：核电站压力容器需要同时完成6根进口/出口接管的密封工作，根据设备制造协议要求，本部分禁止使用焊接密封，因此必须采取机械密封方案，通过接管密封工装的方式达到良好的密封效果。

1.5 升压控制

在核电站压力容器壁金属温度与液体温度达到接近状态时，可缓慢进行升压操作。在压力容器水压试验的过程当中，升压/降压均需要分级稳定开展：在17.23MPa压力范围内，升压/降压的操作速度需要控制在0.2MPa/min范围内，在17.23MPa压力范围外，升压/降压的操作速度需要控制在0.1MPa/min范围内。各个阶段的压力均需要确保压力维持一定时间，以便在各等级压力条件下进行泄漏检查与变形试验。在压力提升至最高值22.9MPa时，压力维持时间需要达到0.5h以上，以确保水压试验数据的可靠。

2 应变测试相关问题分析

2.1 选取合适的应变片

核电站压力容器外部为空气环境，因此应变片可直接选择普通应变片，压力容器内部为高压水环境，则需要选择能够适用于高压水工况的应变片。在水压试验过程当中，为了确保应变片能够在高压水环境中达到绝缘要求，还需要对其进行防水处理，并做好外部防护工作，以免其对压力容器内壁对焊层造成影响。

2.2 水下应变片安装及密封

对于直接粘贴在压力容器内壁上的应变片而言，防水密封处理的步骤为：首先，水下应变片用502胶粘贴在压力容器内壁上，然后用AK-22胶泥均匀覆盖应变片表面，再使用VM胶带粘贴在AK-22胶泥周边，完成两层密封。密封后应变片长引线进行固定，固定方法为：根据实际需求裁剪相应的VM胶带，按照一定的设计距离标准将引线粘贴在不锈钢内壁上，在满足固定需求的同时避免对容器内壁造成损伤。

2.3 应变测试时间要求

在水压试验压力低于17.23MPa的情况下，升压/降压操作每间隔2.0MPa需要进行一次应变测试，而在水压试验压力高于17.23MPa的情况下，升压/降压操作每间隔1.0MPa需要进行一次应变试验。在对主螺栓进行预紧处理后，各个升压/降压阶段都应当进行一次应变测试，对应工作压力分别为：0MPa→11.48MPa→15.5MPa→17.23MPa→22.9MPa→17.23MPa→15.5MPa→11.48MPa→0MPa。

3 结束语

通过进行水压试验的方式，能够利用所得到的水压试验数据，分析压力容器壳体以及焊缝的制造质量，评估压力容器外壁面，主焊缝是否存在渗漏、冒汗或其他异常现象。与此同时，还能够确保法兰密封的稳定性，观察是否存在泄漏，密封环以及密封面质量是否能够符合设计要求。根据水压试验得出的结论，能够有针对性的对压力容器进行改进，从而使核电站压力容器的整体运行水平与性能更加高效、稳定。

参考文献

[1]王磊，欧国勇，王立帅，等.核安全2，3级压力容器水压试验RCC-M与ASME的对比分析[J].压力容器，2012，29（9）：50-53.

[2]施熔刚，王占永，姜述杰，等.一种可用于压力容器水压试验的蒸汽腔密封装置[J].润滑与密封，2014，39（4）：110-116.

[3]霍修冀，滕照峰，張显华，等.微机测试技术在压力容器水压试验中的应用[J].石油化工设备，2012，41（2）：80-84.

[4]崔强，梁华，业成，等.基于声发射技术的压力容器水压试验异常声响诊断[J].化工机械，2012，39（5）：567-570+585.