引言
AP1000核電是我國從美國西屋公司引進的國際先進的第三代核電技術。管道為核電站中各種流體的通道, 為核電站建造的重要組成物項。AP1000核電中設計有大量的各種規格的管道, 管道安裝完成后需要進行相應的壓力試驗, 管道試驗作為檢查管道連接強度、密封性的重要手段, 以確保管道的安裝質量滿足設計要求, 保證管道在設計的壽命期內安全的運行。
1 概述
管道壓力試驗作為管道安裝過程中檢查管道連接強度、密封性的重要試驗, 對控制管道安裝的質量起到至關重要的作用。AP1000核電系統設計壓力最高為27.6Mpa, 其最高試驗壓力為41.4Mpa。這些管道系統的壓力試驗按試驗介質可采用水壓試驗或氣壓試驗。管道壓力試驗一般采用水壓試驗, 只有在具備下列任一條件時, 應用氣壓試驗代替水壓試驗:
1) 當管道系統設計成不能充水時。
2) 當管道系統用于不能有試驗介質痕跡的工作條件時。
2 管道壓力試驗的要求
2.1 試驗壓力值的確定
2.1.1 水壓試驗壓力值的確定
工藝管道水壓試驗的試驗壓力值可按下面公式計算:
最低試驗壓力值=1.25×系統最低設計壓力值;
最高試驗壓力值=1.06×最低試驗壓力值。
2.1.2 氣壓試驗壓力值的確定
工藝管道氣壓試驗的試驗壓力值可按下面公式計算:
最低試驗壓力值=1.1系統最小設計壓力值
最高試驗壓力值=1.06×最低試驗壓力值
2.2 試驗包編制
試驗包編制需包含實驗設計文件清單、部件狀態檢查記錄、隔離點與不足項檢查記錄、試驗前后系統狀態檢查記錄、檢查/試驗報告記錄、卸壓閥設定及檢查記錄、系統試壓記錄、臨時管線布置圖和操作步驟、試驗臨時盲板、堵板和及管帽清單、系統流程圖。
2.3 壓力表的安裝
壓力試驗中所用壓力表應直接接在設備上, 且必須在試驗操作人員看得到的地方設置壓力表。每次壓力試驗均應使用2塊或以上壓力表, 高低點至少應各設置一塊壓力表。其量程為試驗壓力的1.5~4倍。
2.4 試驗介質和試驗環境
水壓試驗介質采用潔凈水 (氯離子≤0.15ppm, 氟化物≤0.15ppm, 傳導率≤2Ω/cm, 總的固體數≤0.5ppm, p H=6.0-8.0) 。氣壓試驗介質是清潔干燥無油污的壓縮空氣或氮氣。當環境溫度低于5℃時應采取防凍措施。
2.5 預備性試驗和超壓保護
需要氣壓試驗的系統在氣壓試驗前, 每個系統宜采用無油干燥的壓縮空氣或氮氣進行壓力不大于0.175Mpa的預備性試驗, 以發現局部較大的泄漏。
壓力試驗時應使用卸壓閥對試驗系統提供超壓保護。壓力試驗前應對泄壓閥進行設定和檢查, 卸壓閥的設定值應不高于試驗壓力的6%或50 psig (取兩者中的較小值) 。
3 管道壓力試驗工序
現場在進行壓力試驗前應根據待試壓管道的試驗壓力選擇相應的試壓裝置, 盲板、壓力表、卸壓閥。
3.1 試壓裝置和盲板的選擇
根據AP1000核島工藝管道的試驗壓力, 需配備兩套最大試驗壓力分別為68.9MPa和10Mpa的試壓裝置。試壓裝置所有焊縫需要PT檢測合格。試壓裝置的各部件包括連接管、擴大管、盲板、截止閥, 材料全部采用不銹鋼材質。
管道試壓的臨時盲板的厚度根據下面《工業金屬管道設計規范》 (GB50316-2000) 中公式計算得到, 表2中試壓裝置選用的盲板厚度滿足此公式要求。
tpd—盲板計算厚度 (mm) ;
Di—管子內經 (mm)
K1, η—與平蓋結構有關的系數;
P—試驗壓力 (MPa) ;
[δ]t—鋼材在試驗溫度下的許用應力 (Mpa) ;
C—厚度附加量之和。
3.2 壓力表的選擇
壓力試驗中所用壓力表必須是指示型壓力表。壓力表精度不低于1.6級, 量程應1.5~4倍于最大試驗壓力范圍以便達到最終精確的壓力讀數。
3.3 卸壓閥的選擇
通過計算出卸壓閥的設定值, 根據設定值選擇對應顏色的卸壓閥彈簧。卸壓閥彈簧顏色與壓力設定值范圍和蓋帽初始位置對應關系見表。
卸壓閥卸壓值的設定步驟:
1) 松開卸壓閥的鎖緊螺母、和帽蓋;
2) 將帽蓋取下, 并根據設定值選則好彈簧座和彈簧放入閥帽;
3) 帽蓋貼上彈簧對應顏色標簽;
4) 將帽蓋旋合至初始位置 (卸壓閥彈簧顏色與蓋帽初始位置對應關系見表3) ;
5) 將待設定的卸壓閥連接到試壓裝置;
6) 系統緩慢升壓, 觀察試壓裝置壓力表至卸壓閥設定值的壓力時停止升壓;
7) 緩慢放松帽蓋直至卸壓口出水;
8) 鎖緊鎖緊螺母;
9) 系統重新升壓, 檢驗卸壓閥設定值;
10) 如檢驗時卸壓閥到達設定值未出水或未到達設定已出水, 需調整帽蓋 (松開或鎖緊) , 然后重復4、5、6、7、8步, 直至設定合格。
3.4 試壓管線的鏈接
在選擇好試壓裝置、隔離盲板、壓力表、卸壓閥等后現場應按圖2臨時管線布置圖將其與待試壓管道系統鏈接。
3.5 試驗前系統檢查
試驗人員在試驗前應檢查試驗系統完整性, 試壓邊界、隔離點、在線部件等是否與試驗包中流程圖保持一致, 支吊架是否與使用的技術文件及圖紙相符;
1) 確認試驗系統中不能參加試驗的儀表或其他部件已拆除;
2) 確保所有接頭、焊縫和其它在試驗中需要檢查的附件應暴露在外, 以便外觀檢查;
3) 確認試驗臨時管線、試壓裝置、泵源等有足夠的臨時支架保證其牢固。
3.6 試驗區域的隔離
壓力試驗準備就緒后, 試驗人員應對進行試驗區域隔離, 并設置警示帶和掛牌, 必要時封閉試壓區并設專人監護, 試驗區域只允許相關人員進入;壓力試驗檢查期間只允許檢查人員停留在試驗區域。
3.7 試壓前水質檢查
試驗前試檢查員應檢查試驗用水是否潔凈, 驗人員應向檢查員出具試驗用水的水質報告。
4 壓力試驗的驗收及后處理
4.1 水壓試驗
水壓實驗升壓前管道充水時打開所有高點排氣裝置, 排除系統中空氣, 充滿水后關閉所有排氣閥。當介質溫度和試驗管道系統溫度接近一致時, 對管道系統逐級增加壓力, 當壓力升至試驗壓力的50%時, 如未發現異狀或泄漏, 繼續緩慢升壓, 達到試驗壓力后連續穩壓至少10分鐘, 并對泵和閥門進行檢查, 然后將壓力降低到設計壓力或75%的試驗壓力 (取兩者中的較大值) 對所有的接頭、連接處和高應力區進行檢漏。檢漏時保壓30分鐘, 管道系統不應有肉眼可見的濕潤或泄漏現象。否則, 應在泄漏消除后再按試壓要求對系統重新試驗。
4.2 氣壓試驗
氣壓試驗前應按本文章節2.7中的要求對系統進行預備性試驗。預備性試驗檢查合格后, 試壓時系統中壓力應該逐漸增至小于等于50%的試驗壓力, 然后以約1/10試驗壓力逐漸增加, 直至達到所需的試驗壓力, 壓力至少保持10分鐘, 并對泵和閥門進行檢查, 然后將壓力降低到設計壓力或75%的試驗壓力 (取兩者中的較大值) 對所有的接頭、連接處和高應力區進行檢漏。
4.3 泄壓及試驗介質排放
系統試壓完畢后, 應將管道內存放的試驗介質排放到指定位置或根據設計要求留在系統中, 其排放順序為:先打開放氣閥, 然后打開排水閥, 排放試驗介質, 以避免系統出現負壓危害。拆除全部盲板、臨時支撐以及全部試驗裝置。氣壓試驗時, 試驗介質應排放到安全區域, 并采取必要措施以免造成可能的人身傷害。
4.4 試壓后管道吹掃及系統恢復
系統卸壓及試驗介質排放完畢后, 應及時將管道系統中殘留的試驗介質吹干。管道吹掃后將試壓前拆除或隔離的未參與系統試壓的儀表或其它部件恢復到設計安裝狀態。
5 結束語
管道壓力試驗是檢查管道質量的重要方法, 本文分析了AP1000管道壓力試驗的特點、試驗要求, 詳細描述了AP1000管道壓力試驗的試壓步驟和試驗方法。通過本文的管道壓力試驗方式安全的完成了三門AP1000核電的管道壓力試驗, 證明了本文所述的管道壓力試驗的方法具有可行性和可執行性, 也為同類管道的壓力試驗工作提供了借鑒和參考。
摘要：本文通過對AP1000核電管道的壓力試驗進行分析, 介紹了AP1000管道壓力試驗的技術要求、技術準備以及對壓力試驗所需介質的要求等。通過對核電站管道壓力試驗的準備步驟、實施步驟及壓力試驗的結果判斷等方面進行了詳細的描述了核電站管道壓力試驗, 為同類管道的試驗提供了借鑒和參考。
關鍵詞：工藝管道,壓力試驗,試驗壓力
參考文獻
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[2] 給排水工程結構手冊編委會.給排水工程結構設計手冊.[M].第二版.北京:中國建筑工業出版社, 2007.