核电厂管道设计相关特征研究

郭妙春

(深圳中广核工程设计有限公司，广东 深圳 518000)

核电厂管道设计相关特征研究

郭妙春

(深圳中广核工程设计有限公司，广东 深圳 518000)

本文对核电厂管道设计的相关特征、原则以及设计特点和需要关注的问题进行分析和阐述。

核电厂；管道设计；相关特征；研究

1 管道设计的定性要求和相关特征

1.1 原则性问题

第一，核电厂管道区别于通信、建筑、天然气等管道，核电厂的管道之间不能发生交叉，不能产生碰撞，不能出现较为复杂的层次布置，因此在进行设计时，要对每条管道的走向以及其他设备的走向有准确地了解。第二，在进行管道布置时，要对新增加的管道和已经安装好的管道进行合理科学的布局，使新旧管道的布局错落有致，井井有条，避免出现错落复杂的管道布局，同时还要降低管道支架的生根。第三，千万不可忽视安装管道零部件的规范性以及质量，必须选用符合施工标准的零部件，同时在安装后要对零部件进行检查，防止零部件出现松懈，避免因为零部件的松懈造成安全隐患，产生安装质量问题。第四，在对管道进行设计时，不能直接将零部件之间的缝隙进行焊接，这样做的目的是为后期的焊缝检查工作提供方便。另外需要注意的是，焊缝和焊缝之间的距离不能太小，以防出现热应力。第五，一般来说，核电厂的管道阀门应设置在水平管道上，管道阀杆一定要保持水平垂直向上，这样做的目的是为了在需要的时候进行提升，同时也为后期的检查和装卸留下一定的空间，方便作业。在对阀门进行操作以及维修时，如遇特殊情况，需要设计一个可以辅助阀门操作和维修的钢平台，管道前面的阀门要加上支撑，这样做的目的是为了防止阀门受到过大的负载，导致阀门出现变形和损坏。

1.2 对管道布置特殊性的相关要求

在进行管道布置时，最需要注意的是管道的安全性，其安全性主要涵盖管道的核辐射防护、设备和管道是否具备防火特性、防水特性、独立性以及是否达到管道施工标准等各方面要求。在布置前，要先对管道可能会穿过区域的耐火极限、辐射分区、水淹分区等进行全面的检查，并将检查结果进行标记。在布置时，要对其独立性有充分的考虑，其独立性主要表现为：第一，保证管道系统部件之间的多重独立性。第二，管道系统中各部件与假设始发事件效应之间保持独立。第三，要使不同安全等级的系统之间彼此独立。第四，要保证安全重要物和非安全重要物之间彼此存在独立性。

在对管道进行布置时，要依据空间隔离和实体隔离的原则进行，充分保证管道各个不同区域之间的独立性。如果是具有安全运行功能的管道，在进行布置时要在其周围布置隔离。与此同时，要着重做好管道在役时间内的检查工作，对其进行定期或者不定期的检查，检查重点包括：管道系统和部件之间状态是否良好、管道布置是否达到安全运作的标准、管道各个方面是否存在质量问题，一旦发现管道在维护上存在漏洞，要及时进行解决。对管道进行在役检查时，要尽可能采用科学合理且有效的防护措施，最大限度降低或避免管道检查工作人员在检查过程中所受到的辐射伤害。同时还要对设备维护、检查以及安装和拆卸的空间进行扩大，方便后期工作人员进行检查和维修时有更大空间进行操作，保证维护工作的正常进行。

2 管道布置施工图的设计分析

设计管道布置施工图的目的是为管道工作人员提供最大的方便，可以更快、更合理地进行管道布置。管道布置施工图不但是管道工作人员进行作业的核心资料，可以在其进行管道施工、维护以及检查和装卸时提供极大方便，还可以为操作人员在进行管道检查和实验时提供重要依据。另外，需要对原有区域进行二次作业时，也需要以管道布置施工图、核电厂系统流程图、管道清单、管道等级表为依据对新增的管道进行规划。这些资料中还包括：管道部件尺寸、型号以及部件安装的位置、参数、防范要求，等等，还有管道安装时所需要的特殊材料以及特殊部件相关数据的参考清单。

在对吊架具体位置与其相应功能进行设计之前，要以设备之间的连接关系以及管道的路线、管道布局图的初步设计为依据，来对管道的具体走向进行设计，确保管道走向的合理性，避免出现交叉等现象。

3 管道布置中支架的设计

支架的作用是对管道进行支撑及位置的限制和固定，保证管道能长期进行安全作业。因此，必须按照工程标准挑选支架。支架的功能以及类型如下：A.滑动支架。能使管道平行移动，目的是为了限制管道向下方移动，与管道的方向产生脱节。B.导向支架。对电厂管道的移动进行预测方向的牵引，防止管道发生偏移和脱节。C.限位支架。为了限制管道从某个方向或者多个方向产生线位移和角位移。D.弹簧支吊架。其作用是当管道发生热位效应时，可以对管道进行支撑，使管道在允许的范围内进行自由移动。E.刚性支吊架。其作用是对管道上的负载进行转移，将其转移到较为简单和经济的承载支吊架上。F.恒力支吊架。当管道热位移动比较大时，可以采用恒力支吊架进行修正。G.其他要求。在进行吊架设置时，须根据管道、管道走向、阀门和管件位置以及可生根的部位等因素进行整体分析，有以下要求：a.支架间的距离规定。在对支吊架的最大距离进行确定时，要根据管道的技术参数来确定，如：管径和介质，防止造成大量的过应力；当支吊架处在水平状态时要有合理的距离，防止造成弯应力、剪应力以及弯曲挠度；当支吊架处在垂直状态时也要设置合理的距离，以防止过应力的产生；对于比较容易产生抖动的管道，同样要设置合理的距离，使管道的布置处于固有频率，保证管道之间的距离依据力学理论的准确数据进行确定。b.支架生根条件。管道支架的位置未必要根据相关数据进行确定，也可以依据核电厂厂房结构来确定，如果厂房结构适合支吊架生根且支吊架生根不会对其他管道和设备产生影响，则可以进行支架生根。如果进行支架生根，伸缩间距要根据厂房的实际情况确定，也要以力学的计算结果为依据。如果进行小管道的支架生根，要先考虑到大支架，利用大小支架共架的方式进行支架生根，也能通过核电厂的建筑墙、楼板以及钢结构来进行支架生根。如果需要新增管道，应该最大化地追求工艺上的合理性，可以用并排布置，尽量使用共架来降低支架生根。经过力学计算，确保新增管道与原有管道的走向、类型尽可能保持一致，支吊架的三维设置图纸要以其基本情况作为依据。

4 管道布置中力学计算分析

在初步阶段，要先对核电厂的管道走向、支架位置和支架布置方式进行确定，而后需要对管道的整体系统开展力学计算验证，检测管道的承载、支架的支撑是否达到了相关数据的标准。如果管道和支架各方面都达到了规定数据和参数标准，要及时进行记录，同时标明支吊架、支架的位置以及两者布局的方式。如果管道和支架各方面没有达到规定的参数和数据标准，就要对管道和支架的位置进行重新定位，找准最佳的位置点以及方式，然后再次进行验证，直到两者参数达到规定的标准，才能进行下一步工作。避免因此造成安全隐患以及产生不必要的返工和加大成本。

5 结语

设计核电厂管道时，需要依照科学理念以及准确的力学数据对管道进行合理规范的布局。同时，还要根据管道设计原则，防止管道在布局过程中产生交叉和碰撞、管道阀门不紧密、支架生根缺乏合理性及浪费工程材料、延误工期等问题。另外，还需考虑管道施工的安全性，做好防护措施，并对辐射问题提前进行预防。因为核电厂管道设计工作并非一蹴而就，存在很大的反复性，并且需要根据实际情况不断改善设计方案，所以在进行设计时，要尽可能地进行力学计算，降低重复率，提升核电厂管道设计的效率和质量，从而确保管道施工工程有效开展。

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Study on the related characteristics of pipeline design in nuclear power plant

GUO Miao-chun

(Shenzhen Zhongguang Nuclear Engineering Design Co., Ltd., Shenzhen 518000,China)

This paper analyzes the relevant characteristics, principles, design characteristics and problems that need to pay attention in the design of nuclear power plant pipelines.

Nuclear power plant; Pipeline design; Related characteristics; Research

TM623

： B

： 1674-8646(2017)16-0072-02

2017-05-23

郭妙春(1983-)，女，硕士，工程师。