AP1000机械模块管道保温及施工问题的讨论

梁新军刘红阳白理锋孙灵飞（.山东核电设备制造有限公司，山东 海阳 658；.国核工程有限公司，上海 0033）

AP1000机械模块管道保温及施工问题的讨论

梁新军1刘红阳2白理锋1孙灵飞1
（1.山东核电设备制造有限公司，山东 海阳 265118；2.国核工程有限公司，上海 200233）

摘 要：机械模块是AP1000核电站的重要组成部分，可预制成一个单元并便于作为整体放置在核电站区域中。机械模块管道保温及现场施工遇到的问题，可以为后续设计及施工提供参考及经验。

关键词：AP1000；机械模块；管道；保温

1 前言

AP1000是美国西屋公司设计开发的第三代核电技术，是世界上具有代表性的六种第三代核电技术堆型之一。AP1000核电站采用模块化的设计及建造技术，在模块化设计的基础上，利用“工厂预制、现场组装”的施工方式进行核电站的建造。AP1000模块化的设计及施工在中国是首次应用，在制造、建设过程中需不断总结经验，并进行经验反馈，才能达到“引进、消化、吸收”的目的，实现我国第三代核电的自主化。

AP1000模块分为机械模块和结构模块。机械模块是管道、设备、阀门、仪表、风管、电缆桥架、管道支架、钢结构等的组合体。根据系统设计及运行要求，部分机械模块内的管道需要进行保温处理。本文主要就机械模块的管道保温及现场施工过程中的问题进行叙述，以达到经验反馈的目的，为后续项目的设计及制造提供参考。

2 机械模块管道保温概述

2.1 机械模块管道保温的目的

按机械模块管道保温的功能要求，对管道进行保温的目的主要分为防冷凝保温、隔热保温、人员防护保温、防冻保温等。

（1）防冷凝保温：用于介质温度低于环境露点温度的管道保温。对管道进行防冷凝保温，可以减少介质从周围环境吸热，防止水汽在管道表面凝结；减少输送过程中介质的温升，以利于系统的良好运行。

（2）隔热保温：用于介质温度高于环境温度的管道保温。对管道进行隔热保温，可以防止介质热量散失到周围空气中，限制管道表面的热量流失；降低热能损耗，满足工艺设计要求。

（3）人员防护保温：用于表面温度高于60°C的管道保温。对管道进行人员防护保温，可以防止人员接触高温管道造成烫伤等。

（4）防冻保温：用于防止介质结冰的管道保温，其保温系统内装有电伴热装置。对管道进行防冻保温，可以防止管道内介质结冰造成的系统运行故障等。

2.2 机械模块管道保温的组成

机械模块的管道保温主要由保温层、防潮层、保护层等组成。

（1）保温层是管道保温结构的主体部分，是对维护管道内介质温度稳定起主要作用的绝热材料及其制品。根据机械模块管道的保温目的及管道的核安全级别等，保温层材料分别采用玻璃棉管壳、硅酸钙管壳、泡沫玻璃管壳、珍珠岩棉管壳、矿物棉管壳、金属反射式保温管壳等。

（2）防潮层位于保温层外，用于防止空气中的水气进入保温层使其变软、腐烂等，保证保温层的完整性。防潮层材料采用是沥青橡胶及聚乙烯薄膜组合的形式。

（3）保护层是机械模块管道保温结构的最外一层，可以保护保温层及防潮层，阻挡环境及外力对保温层的影响，延长保温系统的使用寿命。安全壳外机械模块管道保温的保护层材料可以使用不锈钢薄板或铝板，安全壳内的管道保温的保护层材料必须使用不锈钢薄板。

3 机械模块管道保温现场施工

AP1000技术采用简化型的设计理念，与其他核电站相比系统简化、设备明显减少，有利于降低建造和运行维护成本。按AP1000技术的设计理念，机械模块的管道保温工作是在工厂内进行的，需要在管道的压力试验完成并检验合格后进行。但由于设计滞后及物项到货不及时等原因，目前机械模块的管道保温工作全部在核电站现场、在机械模块就位后进行。此时简化型设计导致的部分机械模块内管道、设备过于紧凑的问题凸显，给管道保温的现场施工带来困难。管道保温系统需要能连续使用60年，这是基于定期检修的基础之上，简化型的设计也未给现场的定期检修留下足够空间。

以机械模块的R模块为例，由于模块已经就位于房间的顶部，对其进行管道保温施工需搭设脚手架进行。R模块管道保温的目的为防冷凝保温，按设计要求，其管道支架亦需要保温。模块内需要保温的4条水平管道A、B、C、D并行排列。管道公称直径均为2”，保温厚度为2”，管道保温层材料采用玻璃棉管壳，管道支架保温层材料采用玻璃棉，管道及管道支架保护层采用不锈钢薄板制造。由于采购的玻璃棉管壳及玻璃棉板自带防潮层，因此保温过程中不需另外安装防潮层。

R模块保温前4条管道间各约有170mm的间隙，管道与下部方钢的间隙约为102mm，管道与上部槽钢的间隙约为131mm，槽钢上已铺设电缆桥架。经计算及现场施工测量，将玻璃棉管壳安装在管道外壁后，各管道间的间隙约为68mm，管道与下部方钢的间隙约为51mm，管道与上部槽钢之间的间隙约为80mm。此时安装金属保护层的施工空间已经不足，尤其是中间的B、C两条管道，施工人员无法从管道的上、下部进行保护层的施工。最终现场施工人员在做好个人安全防护的情况下站在脚手架上先从A、D两条管道外侧安装B、C管道的保护层，然后安装A、D两条管道的保护层。

按AP1000设计技术要求，R模块的管道支架的保温层外需安装不可拆卸的金属保护盒，金属保护盒采用搭接的方式安装。金属保温盒是在车间将不锈钢板压制成型后现场搭接完成的，但R模块的管道支架在安装玻璃棉后已没用足够空间直接安装车间预制成形的金属保温盒。在将玻璃棉包裹在管道支架后，保温层离下方管道距离只有约40mm，而金属保温盒高约200mm，无法直接从管道下部安装，管道上方也已安装电缆桥架，无法从管道上部安装。在采取多种方法无果的情况下，经与设计方沟通，最终采用铆接的方式连接金属保护层，金属保护层间缝隙采用专用胶粘接。

结语

从R模块管道及管道支架保温的施工过程来看，在机械模块就位于核电站后进行管道保温工作增加了施工难度及劳动成本。AP1000机械模块管道保温工作是按车间模块化施工设计的，未考虑现场管道保温时施工空间问题，给现场管道保温工作带来了不便，且留下管道保温系统定期检修施工困难的隐患。后续机械模块的设计需考虑管道密集程度、施工逻辑顺序、现场施工空间、管道保温系统定期检修等问题，以便现场施工。

参考文献

[1]林诚格，等.非能动安全先进压水堆核电技术[M].北京：原子能出版社，2010. [2]李珏.低温管道的保冷设计[J].石油化工设计，2009，26（01）.

中图分类号：TU834

文献标识码：A