关于核电站管道设计中弯管工艺的应用探析

程方超 张孟凯

中核工程咨询有限公司 北京 100071

1 核电站管道设计及弯管工艺

1.1 管道设计

核电站管道设计包括初步设计和详细设计两个方面。其中，初步设计主要是根据施工要求的管道系统，确定管道等级，设计参数，安装过程，等等，并参考核电站的总体布局要求，确定设备的安装位置，因此管道位置计划和相关的材料和设备列表中使用的管道设计是初步确定的。详细设计需要计算的压力管道根据相关技术规范，结合管道平面布置图和管道的位置支持需要优化等角图和支架的位置，直到压力满足要求。在管道应力计算完成后，必须确定管道支架的载荷和功能。在支撑图设计的基础上，必须确定支撑的机械校核和形式，以满足支撑的载荷和功能要求。此外，管道设计还需要根据工艺系统的施工清单，准确计算和设计相关管道的一系列参数，如管道直径、壁厚、管道的伴热条件、管道压力设计等。同时提高管道监理质量，规范施工，安全运行。对符合等级的管道材料严格按照管道等级标准进行审查，对工艺流程图检测的管道设计进行标准化，以满足各种工艺要求[1]。

1.2 弯管工艺

在弯管设计施工过程中，将弯管技术应用到管道上，通过热弯管和冷弯管两种工艺，充分实现科学的管道布置，实现电能的安全输送。温度一般为标准温度t （TC -56）℃，其中TC为管材临界点。如果加热温度高于t，则管材的温度应是弯管工艺为热弯管工艺；当温度低于标准温度t时，为冷弯管过程。在实际运行中，需要根据不同的施工条件选择工艺，以实现管道布置的目的。目前，我国主要采用感应加热弯管技术。这种热管弯曲技术广泛应用于各种施工现场。其技术原理较为复杂，要达到一定的温度，弯矩可根据预先设定的角度进行调整，以达到设计的曲率半径，保证管道方向符合设计标准。冷弯管施工技术也是一种常见的施工形式，在实际施工过程中，主要是预先设计好轮胎工具，根据不同形状的物理阻力，旋转管道，确保弯头的角度与场地的朝向一致。

2 核电站弯管工艺的应用

2.1 弯管技术在核电站应用的现状

在相同环境下，管道设计建议弯管先于弯头，对于DN≤60．3mm，管道弯曲角度必须为45-90。，可以是弯管，也可以是标准弯管。同时，在原设计文件规定的核电站肘部的弯曲半径应≥5．0d和肘部的弯曲半径应1．0-1．5d。由于核电站的有限空间，管道的设计和安装内置空间有限的核岛在许多情况下，手肘在ACP1000中的应用是远远超过管道弯头。在第三代核电技术中，空间相对松散，弯道数量有所增加[2]。

2.2 弯管取代弯头的优点

①在管道布置上，每个弯头的两端都有焊缝，方便弯头与管道的连接，弯头的焊缝总数远高于弯头；弯头的使用可以有效的减少焊缝总数，根据以往的经验，一个弯头可以减少一个焊缝，整体的焊缝减少效果是非常可观的，有利于降低焊接成本，减少ndt。管道焊缝区往往是缺陷多发区，容易出现裂纹等问题。减少焊缝数量，有利于提高管道安全、内壁质量和核电站安全。②弯曲管道的大曲率可以加快管道内流体的流动速度，减小流体由于流动方向的改变对管道的影响，并由于冲击力引起管道振动。因为弯曲部分的压力系数成正比的压力大的弯曲半径，和肘部弯曲半径大的压力系数高于肘部的弯曲半径大管道系统的应力分布可以更多，和轴承力管更科学合理[3]。③在流体流速均匀的情况下，弯管局部阻力小，可以减小弯管阻力，提高经济效益。根据设计手册，90。弯头局部阻力系数为0．20，90。弯头局部阻力系数为0．25时，仅对比系数造成的阻力差为25%，弯头阻力远小于弯头。④根据有关规定，核电站进行安全检查应至少每十年一次，并在实施的过程中检查、无损检验应主要用于管道焊缝，而弯管的输入可以提高管道安全和减少焊缝的无损检验降低运营成本，手肘相比更多的优势。采用弯管技术在核电站不仅可以降低焊缝的总数，提高管道的质量和安全，降低施工成本，缩短施工周期，但也减少焊缝数量的减少在职检验工作在操作期间和降低成本提高经济效率[4]。

3 结语

随着时代的进步，弯管技术得到了提高，使得核电行业也得到了很好的发展。弯管技术在核电站的应用，不仅减少了焊接数量，提高了管道的安全质量，减少了测量，提高了运行可靠性，而且对提高核电站的经济效益起到了关键作用。弯管加工一般在车间进行，生产工艺和系统有可靠的保证，是工厂管道生产的发展趋势。随着应用的发展，加工技术水平不断提高。建议优先使用弯管工艺。