易博俊

臺山核電合營有限公司，廣東臺山 529228

核島輔助系統(tǒng)指核島內(nèi)除主管道外所有管道和支架組成的系統(tǒng)回路，輔助系統(tǒng)安裝完成以后，需要通過壓力試驗對輔助系統(tǒng)安裝質(zhì)量進行檢驗。而壓力試驗是指在常溫條件下，采用運行壓力乘以一個系數(shù)得到的試驗壓力，對輔助系統(tǒng)回路進行的質(zhì)量檢驗。這個系數(shù)就是管道壓力試驗系數(shù)。管道壓力試驗系數(shù)的選取，是CEPR 核島輔助系統(tǒng)壓力試驗中與CPR1000 核電工程差異性最大的部分，也是要求更加嚴格的部分。

對于 CPR1000 二代半壓水堆核電站，建造規(guī)范采用RCC-M Edition 2000 &addendum June 2002，管道壓力試驗系數(shù)的取用規(guī)則為：核島輸送一回路流體的管線取1.25；輸送主蒸汽、主給水等高能流體的管線取1.5；其他管線壓力試驗系數(shù)取1.1。該規(guī)則只需要確定管線的基本參數(shù)后，就能夠直接對應出管線的固定壓力試驗系數(shù)，執(zhí)行簡單。

但對于EPR 三代壓水堆核電站，壓力試驗系數(shù)的選取按照質(zhì)量等級進行了劃分，并根據(jù)設計參數(shù)規(guī)定了詳細的選取公式。首先EPR 將管線的級別分為四個不同的質(zhì)量等級，分別為Q1、Q2、Q3 和NC 級。

對于Q1、Q2 級管線，采用RCC-M 2007 edition 建造規(guī)范，不能采用固定的壓力試驗系數(shù)，而是需要根據(jù)管線的設計參數(shù)進行計算后再選取。管道壓力試驗必須滿足RCC-M2007 B5221中規(guī)定的試驗壓力最小值，同時也不能夠超過RCC-M2007 B3641 中的材料屈服強度。即：

試驗壓力下限 Ptest為（RCC-M2007 B5221）：

PS：設計壓力；Sm：許用應力；TEH：試驗溫度；TS：設計溫度。

試驗壓力上限 PTmax為（RCC-M2007 B3641）：

Sy：屈服強；D0：名義直徑；y 取0.4 ；tminibended：彎曲最小壁厚。

對于質(zhì)量等級為Q3 和NC 級管線，需遵守EN13480 歐洲標準建造規(guī)范，也不能采用固定的壓力試驗系數(shù)，需要根據(jù)管線的設計參數(shù)進行計算后再選取。管道壓力試驗必須滿足EN13480-5 9.3.2.2 中規(guī)定的試驗壓力最小值，同時也不能夠超過EN13480-3 中的材料機械強度極限值。即：

試驗壓力下限Ptest為（EN13480-5 9.3.2.2）：

PS：設計壓力； ftest：試驗溫度下許用應力；f：設計溫度下許用應力。

1）試驗壓力上限 PTmax為（EN13480-3）：

材料試驗溫度下許 用應力ftest:

2）管道最大允許試驗壓力 PTmax:

3）彎頭最大允許試驗壓力PTmax:

4）取管道和彎頭最大允許試驗壓力的最小值作為試驗壓力上限：

ReH:室溫下屈服強度；ftest：試驗溫度下 許用應力；Do：名義直徑；Di：管道內(nèi)徑；tminibended：彎曲最小壁厚；e：承壓最小壁厚；z：聯(lián)合系數(shù)。

壓力試驗系數(shù)的下限為 試驗溫度與設計溫度下管道材料許用應力比值的1.25 倍，同時不能低于1.43 倍，即：首先需滿足最低1.43 倍的試驗系數(shù)；其次，由于在不同溫度下管道材料的承壓能力不同，如：X2CrNi18-9 在350℃和20℃下的許用應力分別為80.7 MPa 和143.3MPa，所以為確保有效的檢驗管道系統(tǒng)在設計溫度下的承壓能力，壓力試驗系數(shù)的選取是在1.25 倍試驗系數(shù)的基礎上乘以壓力試驗溫度和設計溫度下許用應力的比值，從而對管道系統(tǒng)在運行工況下的耐壓能力進行更加科學有效的檢驗。

同時，由于部分管線（如與一回路連接）其試驗溫度與設計溫度下管道材料許用應力比值非常高，有的達到3 倍以上，太高的試驗壓力可能超出管道材料的耐壓極限，導致管線損壞失效，所以在壓力試驗系數(shù)的選取時，還必須考慮試驗壓力的上限值PTmax，即應考慮材料的機械性能，保證壓力試驗不超過材料的屈服強度極限，使壓力試驗在相對安全的條件下進行。

在確定了壓力試驗系數(shù)的選取方法后，應根據(jù)管道的材質(zhì)、類型，計算 各個管道在不同溫度梯度的最小壓力試驗系數(shù)，繪出溫度-最小壓力試驗系數(shù)擬值曲線圖。還應根據(jù)管道的基本參數(shù)信息，計算各個管道在不同設計溫度梯度的試驗壓力極限值，繪出的溫度-試驗壓力極限值擬值曲線。

然后按照管線清單建立管線基本參數(shù)表，包含管道設計壓力、溫度、質(zhì)量級別、材質(zhì)、管徑、壁厚等基本信息；將每個管線基本參數(shù)表分別代入到兩個擬值曲線（溫度-最小壓力試驗系數(shù)、試驗壓力極限值擬值曲線）中，選取出每一條管線的最小壓力試驗系數(shù)以及試驗壓力極限值。

再根據(jù)調(diào)試回路的劃分，將相同或相近設計參數(shù)的管線劃分到同一壓力試驗回路下，并對劃分在同一個試壓回路內(nèi)的管線進行分析計算，回路的試驗壓力應保證大于所有管線的最小試驗壓力，且必須同時滿足小于所有管線的最大試驗壓力。即：

當按照上述方法計算出來的試驗壓力上限值小于試驗壓力下限值時，為防止管線超壓損壞，應取試驗壓力的上限值作為試壓回路的試驗壓力。即：

同時，當試壓回路中若有設備需要參與壓力試驗時，若計算出來的試壓回路的試驗壓力大于設備最大允許試驗壓力時，為避免因試壓導致設備損壞，應將回路的試驗壓力降低到設備的最大允許試驗壓力。

目前，該壓力試驗系數(shù)的選取方法已經(jīng)應用在臺山核電一期1 號機組EM4 輔助系統(tǒng)水壓試驗回路TFD 的邊界劃分和試驗壓力確定中，部分TFD 回路已按該方法所取的壓力試驗系數(shù)順利完成了水壓試驗。

[1]Design and construction rules for mechanical components of PWR Nuclear islands，RCC-M 2007 edition [S].

[2]The European Standard-Metallic industrialpiping EN 13480-3&5:2002 [S]

[3]Design and construction rules for mechanical components of PWR Nuclear islands，RCC-M Edition 2000&addendum June 2002 [S].

[4]AREVA NP，TSN-EM4-Technical Requirements–Installation and Prefabrication of Piping and Associated Supports.