AP1000机组凝汽器水室制造质量问题分析和处理

孙小石， 王玉喜

(黑龙江省电力科学研究院， 哈尔滨 150030)

AP1000机组凝汽器水室制造质量问题分析和处理

孙小石， 王玉喜

(黑龙江省电力科学研究院， 哈尔滨 150030)

针对三门核电厂AP1000机组常规岛凝汽器水室制造过程中存在的问题，根据核电凝汽器水室制造图纸及技术文件，阐述了凝汽器水室制造过程中的装焊后变形、水室水压试验超压后变形开裂问题，分析了其产生的原因，提出了处理措施。结果经验证，凝汽器水室的制造难题得以有效解决，最终达到了水室装焊后不再变形及水压试验过程控制质量提高的目的。

核电厂； AP1000机组； 常规岛； 凝汽器； 水室； 制造； 质量

AP1000机组凝汽器水室在装配焊过程中出现冷却水接管法兰到水室中心线的尺寸超差、中分面法兰变形等问题，造成多个不符合项，影响核电项目整体进度；以及三门核电站2号机组水室D、水室E操作失误导致注水压力超压、水室发生严重变形和开裂，最终导致这两台水室当台报废的严重质量问题。

笔者通过凝汽器水室发生的一系列质量案例，对上述质量问题进行了分析，提出了有针对性的处理措施，并依据图纸及技术要求，采用VT目视检查和其他有效检验方法进行验证，最终达到了水室装焊后不再变形及水压试验过程控制质量提高的目的。

1 凝汽器水室结构形式

凝汽器水室由成型钢板制造，与海水接触的内表面有橡胶衬里，用于保护。水室为底部出入口、分隔独立的矩形结构。支撑法兰焊接在柔性隔板上，每个水室独立安装在法兰上。这种独立布置可使凝汽器半运行。水室容易拆下进行传热管更换，而无需拆下循环水管。水室上有人孔，用于内部的检查[1]。

每两个前/后水室对应1台凝汽器，见图1。

图1 水室立体图

三门核电站单台机组有A、B、C共3台凝汽器，对应水室共12个，分为前水室6个(编号为A、B、C、D、E、F)和后水室6个(编号为G、H、J、K、L、M)。

2 质量问题原因分析

2.1 水室装焊后变形

三门核电站1号、2号机组凝汽器水室所用的材料是普通碳钢板[2]，由于焊接控制不当，导致多个水室由于焊接变形发生尺寸超差、法兰厚度不均等质量问题。

经分析主要原因为：

(1) 水室零部件多，焊接量大是凝汽器水室焊接变形的主要原因之一，三菱公司设计结构如此。

(2) 凝汽器水室侧板与法兰装焊形式为非对称焊接，此种结构极易引起较大的焊接变形。焊缝尺寸大特别是水室外侧焊缝尺寸大是引起变形的主要原因。

(3) 工艺原因。水室在制造过程中尺寸超差(大、小)，所以预变形量无法进行精准地预设。

(4) 焊接参数大，焊接过程操作不当。焊接工艺参数较大，在大电流的施焊过程中产生大的焊接热量输入，进而引起的焊接变形大，人为操作不当也时有发生。

水权制度 水权指按照水法行使的对水的管辖权力，也指经过水行政主管部门批准给予用水户的对水资源处理和利用的权力。水权制度就是通过明晰水权，建立对水资源所有、使用、收益和处置的权利，形成一种与市场经济体制相适应的水资源权属管理制度。

2.2 水室水压试验超压导致变形和开裂

水室水压试验现场布置见图2。

图2 凝汽器D和E水室水压试验现场布置

制造厂对三门2号机组D、E两个水室进行打压试验前的注水操作，上、下水室各有一块压力表，操作者为方便只观察下方压力表，由于冬天气温低，下方压力表的外接管有冰冻现象导致压力表失灵，且操作者注水时忘记将排气阀打开，最终导致超压。

监理人员对D和E水室进行目视检查，发现水室中心线到圆法兰端面空间尺寸超差，两侧筋板出现不规则性变形和开裂，见图3、图4。

图3 水室两侧筋板发生波浪变形

图4 水室梯形法兰与筋板结合处开裂

经分析主要原因如下：

(1) 试验前准备不规范，操作者仅凭经验和习惯，使排气阀未打开造成水室内形成高压，是最终造成水室严重变形的主要原因。

(2) 试验过程监视不到位，未按要求对两块压力表同时监视，导致没有及时发现实际压力已超出水压试验规定压力。

(3) 操作人员质量意识差，集体作业分工不明确，操作者缺乏责任心擅自离岗。

(4) 焊后仅对焊缝进行表面磁粉探伤，没有对焊缝内部进行确认，不排除在焊接时已有氢致裂纹产生，进而导致筋板开裂。

3 处理措施及结果验证

3.1 水室装焊后变形问题的处理

(1) 图纸修改。制造厂针对水室侧板、底板与法兰的焊接、循环水接管与接管法兰的焊接，提出将其结构改成T形接头。

(2) 完善焊接参数。对水室焊接的工艺进行了修改，要求焊接时采用小电流、快速、对称、交错施焊，层间温度应在200 ℃左右，进而减小焊接应力。

(3) 调整焊接顺序。通过修改该工艺，细化水室各个零部件的装配顺序，以便于控制装焊变形。

(4) 加强焊接过程控制。焊工必须严格按照工艺参数施焊，控制焊接热输入量，最大程度控制变形；检查员加强过程巡检。

(5) 根据三门水室图纸，运用焊前预变形处理、VT目视检查及尺寸测量的方法，对装焊后的水室进行检查，结论符合三门水室图纸要求。

3.2 水室水压试验超压导致变形和开裂问题处理

按照图纸及技术文件要求，对涉及质量问题的D和E水室采取当台报废处理，并由同类核电项目串台过来2台全新水室，VT目视检查和整体空间尺寸检查后，实测数据结果符合图纸要求。

4 结语

(1) 对凝汽器水室装焊后发生变形问题，通过采用焊前预校形处理、VT目视检查、尺寸检查等方法对装焊后的水室进行检查和验证，结果符合三门水室图纸的要求，最终达到了后续凝汽器水室焊后不再发生变形的目的。

(2) 对凝汽器水室水压试验超压导致变形和开裂问题，对D和E水室采取当台报废处理，并由同类核电项目串台过来2台全新水室，按照图纸及技术文件要求，采用VT目视检查和尺寸检查等方法，实测数据结果符合图纸要求，水室水压试验质量控制过程得到有效提高，最终保证了水室的产品质量要求。

[1] 顾军. AP1000核电厂系统与设备[M]. 北京: 原子能出版社, 2010.

[2] 张蔓. 凝汽器管板和水室的防腐[J]. 大型铸锻件, 2010(1): 15-17.

Analysis and Treatment of Quality Issues Occurring in Manufacture of AP1000 Condenser Water Chambers

Sun Xiaoshi, Wang Yuxi

(Heilongjiang Electric Power Research Institute, Harbin 150030, China)

To solve the quality problems occurring in manufacture of the AP1000 condenser chamber in Sanmen Nuclear Power Plant, such as the deformation formed in assembly and welding, the deformation and cracking formed during water pressure testing due to overpressure reasons, etc., an analysis was conducted based on relevant manufacturing drawings and technical documents of the condenser water chamber, after which corresponding countermeasures were proposed and taken. Results show that the manufacturing problems can be effectively solved by taking above countermeasures.

nuclear power plant; AP1000 unit; conventional island; condenser; water chamber; manufacture; quality

2016-05-11；

2016-05-24

孙小石(1983—)，男，工程师，主要从事火电和核电汽轮机及压力容器无损检测和设备监理工作。

E-mail: 15124569527@163.com

TM623.7

A

1671-086X(2017)01-0037-03