核一级BOSS头焊缝返修水压试验评估

戴猛 陈平 晋嘉昱 崔甫超

福建福清核电有限公司 福建福清 350318

水压试验是指在密封状态下，以水为介质进行的耐压试验，目的是为了验证压力边界设备密封性及结构强度，以及设备整体的安全裕度。确保从前一次水压试验结束到下次试验实施之前的这段时间里反应堆一回路系统在正常运行和设计基准事故工况下是安全的，是满足核安全法规的。根据RSE-M规范要求，重复性一回路系统水压试验的周期为十年，而在两次水压试验时间间隔内或多或少均会进行一系列一回路的技改维修活动，但是当更换任一个组件或进行了一项重大的维修作业后，可能会导致已进行的水压试验失效，因此需要对这些技改维修活动进行水压试验评估，免除水压试验的再鉴定要求。因此进行技改维修活动后的水压试验的评估是有必要的[1]。

1 背景

1.1 项目来源

2016年4月6日，某电厂2号机组在运行期间发生2RCP018VP脉冲管线BOSS头焊缝漏水；据此事件核安全局发出“关于核电厂反应堆冷却剂系统部分管道与管座（BOSS头）焊缝缺陷共性问题的经验反馈”的函；函件中明确表述：考虑到一回路BOSS头焊缝的重要性，结合营运单位和监督站的反馈情况，NNSA提出要求：

（1）对于运行机组、考虑到维修窗口等原因，对于同类BOSS头焊缝，尤其是稳压器安全泄压管线等重要部位，营运单位在分析评估、制定失效应对预案并采取检测措施的基础上，于最近一次大修期间完成排查和返修处理工作；

（2）对存在超标缺陷显示焊缝，营运单位应组织相关单位制定打磨补焊或更换BOSS头重新焊接的方案，并经设计认可，同时营运单位要加强返修焊缝的无损检测，确保焊缝的返修质量。

1.2 BOSS头简介

BOSS头焊缝亦称“接管座”焊缝，由BOSS头和主管焊接组成，BOSS头与主管焊接形式有两种，一种是BOSS头与主管直接相焊，另一种是BOSS头与主管相焊后钻孔；BOSS头材质为奥氏体不锈钢（牌号有Z2CND1812N、Z2CN18-10），BOSS头内径一般≤60mm。

图1 骑坐式BOSS头焊缝

图2 嵌入式BOSS头焊缝

1.3 评估原因

根据核安全局发文要求，某核电厂102、201、301大修期间，依次对1号机组、2号机组和3号机组一回路压力边界核一级BOSS 头焊缝进行全面排查，对查出超标缺陷的BOSS头焊缝实施返修处理，由于201、301大修均会在BOSS头焊缝处理完成后进行在役一回路水压试验，因此可以不用进行水压试验评估。而1号机组在役一回路水压试验已在101大修期间实施完毕，根据RSE-M规范，在役一回路水压试验每隔十年进行一次，所以102大修期间不会进行在役一回路水压试验，因此为了确保BOSS头焊缝返修不会导致已实施的水压试验失效，保证一回路的完整性以及管道的密封性和安全性，需要对102大修期间进行处理的BOSS头焊缝进行水压试验评估[2]。

某核电102大修期间一回路压力边界核一级BOSS 焊缝计划RT 排查43条，其中外径＞50mm或内径≥25mm 的BOSS 焊缝有16 条，对RT检出超标缺陷的BOSS 焊缝将立即实施返修。

2 评估过程

2.1 规范要求

根据RSE-M规范B2122章节：当更换任意一个组件或进行了一项重大的维修作业后，应当对回路实施包括水压试验在内的再鉴定（参考A8500和B8500分级的不同情况）。

RSE-M规范A8500章节将维修活动分为非关注级（nonnotable）、关注级(notable)、特殊关注级(particular notable)、重要关注级（significant notable）4个级别，对于一回路/主二回路（CPP/CSP）的维修活动分为：

非关注级；如果设计文件证明相关的完整性（其他情况下：材料的特性或应力的状况）不因维修操作而被怀疑，该维修活动为非关注级。

关注级（非重要），符合如下定义情况之一：

B/C8523.1：对于密闭容器的承压设备的力学性能影响有限的作业；

B/C8523.2：仅通过无损检测进行的再鉴定；

B/C8523.3：通过在役跟踪和无损检测进行的再鉴定；

B/C8523.4：与前次活动相关的偏离处理程序。

其他情况属于重要关注级作业。

RSE-M规范A8550章节指出了维修分级与强制性法规之间的关系：

非关注级作业：此作业无需向管理当呈递文件。

关注级作业：此作业不质疑以前再鉴定的条件。修复后的检验可以代替设备的部分再鉴定。

重要关注级作业：需要再鉴定，包括重新实施法定水压试验。

2.2 评估分析

根据上节摘取的规范A8500章节可知，只有将核一级BOSS头焊缝的维修分级为非关注级或关注级（非重要）才不会导致之前实施的水压试验失效，从而避免重新实施法定水压试验。根据A8523.1章节，要将一回路/主二回路（CPP/CSP）的维修作业分级为关注级非重要必须满足B/C8523.1—C8523.4所规定的四种情况。由于BOSS头焊缝均为核一级部件，需根据B8500章节进行划分，因此BOSS头焊缝维修需满足B8523.1—B8523.4章节条款。

（1）B8523.1条款符合性：根据B8523.1Fa)，外径小于或等于50mm，内径小于25mm时实施焊接或补焊的骑坐式连接管嘴或Boss管嘴或射线导源孔堵头；经排查，某核电厂102大修期间一回路压力边界核一级BOSS 焊缝计划RT排查43条，有27条BOSS头焊缝满足此要求，遵循下列特殊的再鉴定要求即可判定为关注级作业（非重要）：

维修期间需要对KCU 冲击功低于3daJ/cm2的奥氏体不锈钢铁素体钢进行焊接作业时，要在作业前提供文件以证明母材金属不受影响。

当需要对特殊情况Fa)的铁素体钢进行焊接作业时，要在作业前提供文件以证明母材金属不受影响。焊条应是碱性低氢的，应建立焊条烘干、预热、后热的程序。

（2）B8523.2条款符合性：对于外径大于50mm，或外径小于50mm，内径大于25mm的BOSS头焊缝支管焊接不满足B8523.1任何条款，并且由于BOSS头焊缝返修焊接属于手工氩弧焊，且由于现场条件所限制，只能进行射线检测。所以剩余的16条BOSS头焊缝返修既不满足B8523.2的要求（仅通过无损检测进行再鉴定的条件）。

（3）B8523.3条款符合性：BOSS头焊缝返修焊接属于手工氩弧焊，不满足B8523.3A和B的要求（通过实施跟踪和无损检测进行再鉴定的条件：只适用于管道对接焊缝），根据B8523.3C手工焊的其他情况：对于B8523.1未覆盖的焊接作业和手工补焊，对此B8523.2条款的情况不适用或B8523.3A和B未覆盖，为便于定级关注级作业，维修文件要设定与前面条款相似的条款[3]。

（4）B8523.4条款符合性：与前面条款相比产生偏差的处理程序，如果再鉴定的条件不满足从B8523.1至B8523.3的要求，营运单位可以在编制文件分析偏差和证明措施满足要求的基础上申请将分级维持在关注（非重要级）。

因此，根据B8523C和B8523.4章节要求，为了将维修作业分级为关注（非重要级），将制定类似于B8523.3A和B相类似的条款，也就是制作焊接见证件：模拟现场条件，包括现场作业障碍，焊缝可达性困难等，由同一焊工按照相同的焊接工艺（包括坡口、点焊方式和焊接位置等）进行焊接，同时建立焊接跟踪单（记录根部和填充焊道所使用的焊接工艺、焊接分布图、焊接所使用的特殊姿势、每一焊道在9点钟位置的电流读数、填充焊道的数目等），并且在焊接结束后进行射线探伤，确保焊缝合格。

某核电厂102大修期间一回路压力边界内不满足B8523.1Fa)外径大于50mm的BOSS头焊缝有16条需要参照B8523C和B8523.4章节要求制作水压试验见证件，根据BOSS有焊缝类型的不同，在福清现场车间由焊工根据与设计产品焊缝相同的技术制作7个BOSS 焊缝返修验证件。

3 评估流程总结

根据此次对于核一级BOSS头焊缝的水压试验评估的经验，可以对于一回路/主二回路的设备或部件上的维修活动进行一个评估流程分析，为以后类似的维修活动提供一个可以借鉴的做法。主要流程如下：①先根据RSE-M规范先对维修活动进行分级；②根据规范确定相应级别的维修活动是否会导致已实施的水压试验失效；③为了豁免水压试验采取相应的措施将维修分级降低。

4 结语

某核电厂102大修期间对于核一级BOSS头进行水压试验评估的实践经验，为以后此类在重复性一回路水压试验之后在一回路压力边界上进行的维修活动，进行水压试验评估提供宝贵的经验。并可以推广应用到其他类型的压水堆核电机组，为促进核电的国产化作出贡献。