关于核电站管道设计中弯管工艺的应用探析

段灵利

摘 要：核电站建设工艺复杂，安全性要求高，只有全面做好各种控制，应用先进技术工艺，才能建设优质项目工程。管道安装建设是重要的一环，更是核电建设的重要内容，弯管工艺广泛应用到管道设计各个环节中。弯管工艺主要是通过管道形状的改变，实现管道的伸缩性、耐压性，有效提高管道阻力，发挥良好应用优势。文章主要通过对核电站管道设计内容的概述，进一步探讨了弯管工艺在核电站管道设计中的应用。

关键词：弯管工艺；核电站；管道设计

中图分类号：TM623 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）33-0114-02

Abstract： The process of nuclear power plant construction is complex， with high safety requirements. Only by doing a good job of all kinds of control and applying advanced technologies and processes， can we build high-quality projects. Pipeline installation and construction is not only an important part， but also an essential contents of nuclear power construction. The pipe bending process is widely used in all aspects of pipeline design. Pipe bending process is mainly through the change of pipeline shape， to achieve the flexibility of the pipeline， pressure resistance， effectively improve pipeline resistance， and play a good application advantage. The paper mainly discusses the application of pipe bending technology in the pipeline design of nuclear power plant by summarizing the design contents of pipeline in nuclear power plant.

Keywords： pipe bending process； Nuclear Power Station； pipeline design

引言

随着经济与社会的快速发展，对能源的需求量不断增加，核电能作为新兴能源，在全社会中得到广泛应用。核电站的建设需要确保安全与稳定，建设过程中要进行全面控制，通过对先进工艺的全面应用，建设出稳定的供电用电系统，实现良好的供电效果。核电站系统包括厂房、设备、管道等内容，其中设备与管道是重点部分，只有流畅安全的管道，才能对各类流体进行有效输送，管道是重要的途径，只有全面保证管道安全，才能实现核电站运行整体安全和稳定。为了保证核电站设计安全，需要全面了解施工现场，对管道设计进行科学分析，按照不同环节与流程的要求，做好工艺选择、空间布局、热膨胀效应分析等，通过各方面的因素统计，确保科学合理设计，根据不同现场的走向，管道难以避免会应用到管道弯曲工艺，保证管道流畅、节约成本，实现最大化的价值利益。根据管道空间走向，有效做好走向设计，全面减少管线焊接工作量，从根本上提高核电站管道设计综合效益。

1 核电站管道设计及弯管工艺

1.1 管道设计

为了全面保证核电站管道设计周密详细，需要通过两个环节进行有效设计，第一是初步设计，第二是详细设计，通过两个方面的设计，全面实现科学合理的管道布局。初步设计是从大方面进行设计，根据管道系统建设的总体目标要求，从大的方面对管道布设等级、相关技术参数、安装流程与方法、走向等进行大体的设计和确定，根据总体设计走向，对个别管理方向进行设计，对应用的管道材料和设备进行初步敲定，为下一步深入施工做好充分准备；详细设计是对最初方案的进一步深入明确，需按照管道安装的相关技术规范和标准，有效结合管道布置方案，对支架、排列、方向等具体位置、应力等做出科学的计算，要通过图纸对比，保证设计优化，解决好运行存在的问题，确保应力要求符合运行标准。对管道應力计算后，需对管道支架载荷和功能做好有效的确定，以支架图为基础进行力学校核，满足支架载荷和功能需要。在这一过程中，需要全面对管道直径、管壁厚度、管道伴热、管道压力进行系统设计，确保施工过程更加规范、安全。

1.2 弯管工艺

管道设计施工过程中，会应用到管道弯管工艺，通过热管弯管和冷管弯管两种工艺，全面实现科学的管道布局，实现电能的安全传输。管道进行加热的时候，需要全面把握好温度标准，一般情况下，温度参照t=（tC-56）℃的标准温度，其中，tC指管道材料下临界温度，如果加热温度高出t的时候，弯管工艺则是热弯弯管工艺；温度小于标准温度t的时候，就是冷弯弯管工艺。在实际操作中，需要根据不同的施工情况做好工艺选择，全面实现管道布设目标。当前，我国主要使用的是感应加热弯管工艺，这种热弯弯管工艺广泛应用到种类施工现场，其技术原理较为复杂，主要是根据高频电源对管道圆周方向狭窄区做部分加热，达到一定的温度，通过弯矩作用使管道能根据预先设定角度调整弯曲程度，达到设计好的曲率半径，确保管道方向符合设计标准需求。冷弯弯管施工工艺也是施工中多见的一种形式，在实际施工过程中，主要是事先设计好胎具，根据不同的形状对管道进行物理拖拽、旋转，确保弯管角度符合现场走向需要。

2 弯管工艺在核电站管道设计中的应用

2.1 应用现状

核电站施工中需要大量的管道设计，通过管道对物质进行传输，满足生产生活基本需要。一般情况下，进行核电站现场管道设计的时候，需要对现场进行充分的调查研究，在相等条件下，能使用弯管的不能使用弯头，通过管道平滑作用，减少对物质的流动阻碍，同时，也能够有效减少焊接数量，保证密封性、安全性。在实际应用过程中，往往要根据现场情况做好工艺选择。对那些直径低于60.3mm的管道必须要应用弯管工艺，确保设计科学合理，满足实际应用效果，提高传输效率。为了实现更好的传输效果，还需要对45度或90度弯曲角度的管道进行设计，这种设计可以是标准弯头，也可以使用弯管，要看现场整体传输情况而确定，满足生产需求。为了全面提高施工质量，我国较早就对核电站布置标准进行了设计，弯管施工工艺相关规定中表明，弯管弯曲半径达到5.0D（D为管道外径）以上，弯头的弯曲半径则为1.0D到1.5D。要根据核电站使用面积情况做好设计，一般情况主要是受到核电站空间环境的影响，管道设计和安装需要充分对核岛内置空间进行考虑，这时，一般多是使用弯头。随着现代技术全面创新发展，大口径弯管弯曲半径在3D以上，能够全面满足各种管道安装需要，在现代核电技术应用中，弯管应用条件不断放宽，技术全面成熟，实际应用质量也越发明显，全面保证了管道安装整体效果。

2.2 应用优势

核电站施工现场较为复杂，为了保证施工顺利进行，需要提前进行管道设计，拿出合理的设计方案，通过方案引领，实现管道合理布局，满足核电传输需求。当前，在技术条件允许的情况下，尽可能的会使用到弯管施工，确保了安全稳定。弯管在实际应用中的效果较为明显，与弯头施工结构相比，弯管工艺有着明显的优势，其在实际中的应用越来越广泛，优势主要体现如下：第一，保证安全性。进行核电站管道设计的时候，需要对施工现场进行全面设计，根据管道情况合理设计好弯管和弯头的数量。施工中，如果使用弯头，则要对两端进行焊接，确保安全避免泄漏。如果使用弯管设计则全面减少了焊缝的数量，不但减少了施工成本，节省了人力资源，更能够在安全性上增加等级，确保传输的稳定性。焊缝区域在长期使用中往往会受自然条件、人为因素的影响出现裂痕，所以说，利用弯管工艺也是全面减少焊缝裂缝的重要方式；第二，减少流动阻力。弯管结构曲率更大，通过使用弯管，保证了管道内部流体快速的流动，全面提高流动速度，提高了传输效率，另外，根据液体性质不同，还能够减少流体方向对管道内壁的不断冲击，有效避免出现液体冲击力过大，对部分松动管道产生的振动，实现了稳定传输，快速传导，另外，根据管道弯曲部分与弯曲半径应力系数关系，我们看到它们的关系是正比的。管道弯管施工的最主要目的就是在阻力较少的情况下，对液体进行快速稳定传输，不同的液体有不同的自身重力与压强，为了全面减少阻力，则需要使用弯管设计，这样，管道内部液体就会在匀速状态下流动，管道阻力会减少，所产生的阻力不用计算在内，弯管工艺有利于核电站运营整体效益。通过实践证明，施工过程中的参考值为，90度弯头局部阻力系数为0.25，而90度弯管局部阻力为0.20，更加有利于管道弯曲结构阻力的降低。第三，降低了施工成本。核电站是当前应用最广泛的电站形式，在施工中需要全面保证安全，同时，充分为后期使用创造优质运行条件。在进行施工运行安全检查时，需要重点加强对管道焊缝的检测，在后期使用与维护中，弯管工艺大大减少了管道焊缝数量，使检测与维修成本下降，特别是在检验过程中的管道无损检测工作量全面减少了，在同样成本条件下，实现了更大的运营价值。

2.3 弯管设计

在核电站施工中，我们全面引进先进理念，当前，我国核电站管道设计理念是法国和美国核岛设计理念，通过现代的设计思想，实现了优质的施工目标。两国设计技术较为先进，在当前国际社会中占据重要比例，通过法国设计的RCC-M和美国设计的ASME两项标准，全面实现了我国高标准设计，确保了核电运行安全与稳定。RCC-M设计标准较为严格，要求从内外最小壁厚、椭圆度、壁厚减薄量等方面進行技术操作，满足相关的国际标准；ASME对最小厚壁及椭圆度进行了系统规定，两种标准均有不同的技术规范，从数据上看，RCC-M比ASME更全面、更具体，更符合操作规范，所以说，核电站管道设计需要根据现场情况做好标准选择。RCC-M和ASME两项标准均实现了技术常态化，都对管道弯曲前最小壁厚提供了参考值，二者标准基本一致。管道验收能够全面满足弯管供货标准，ASME与RCC-M均对弯管有统一的验收标准要求。

3 结束语

核电站的运行关系到国计民生，弯管工艺更是不可缺少的重要技术内容，通过管道标准设计，减少弯头使用量，使管道焊缝数量不断减少，避免出现大的管道振动，提升管道内部传输速度，从根本上提升核电站运行的安全性和经济性。

参考文献：

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[2]王磊，王增琛，程超，等.管道弯管工艺在核电站的应用分析[J].华电技术，2015，37（09）：75-76，80.