俄罗斯VVER型核电机组用管件国产化设计与应用

俄罗斯VVER型核电机组用管件国产化设计与应用
发布时间：2021-06-01T04:50:38.535Z 来源：《建筑学研究前沿》2020年28期作者：牛艳颖高文迦
[导读] 本文通过VVER核电机组的工程经验，探讨并总结了俄转中供国产化管件的设计原则和在安装应用过程中遇到的现场问题及解决方案，最终实现了国产化管件在俄方设计的核电机组中的适配性应用，从而为项目节约建造成本、保证工程进度提供了有效的保障性措施。

中国核电工程有限公司北京核工程研究设计院系布所
摘要：本文通过VVER核电机组的工程经验，探讨并总结了俄转中供国产化管件的设计原则和在安装应用过程中遇到的现场问题及解决方案，最终实现了国产化管件在俄方设计的核电机组中的适配性应用，从而为项目节约建造成本、保证工程进度提供了有效的保障性措施。

关键词：核电，俄转中，管件，国产化
俄罗斯ＶＶＥＲ反应堆型号是俄开发的一系列轻水冷却、轻水慢化的压水堆核电的总称。

国内目前在役运行的VVER核电机组共4台，其中田湾3、4号机组为三代的VVER-1000/V320。

随着中俄两国在核电项目上的深入合作，2018年6月中核集团与俄罗斯国家原子能集团签署合同，建设田湾7、8号机组、徐大堡3、4号机组，共4台VVER-1200型三代核电机组。

VVER核电机组依据俄方设计施工图纸进行施工安装，管道类大宗材料设计制造标准均选用俄方标准，但如若全部由俄方供货，不仅供货周期长，且制造成本约为国内生产管道管件制造成本的3倍之多。

因此在田湾3、4号核电机组建设期间，中方业主决定将核3级不锈钢大宗材料、非核级碳钢与不锈钢大宗材料由原俄方设计供货改为由中方进行国产化设计及采购。

本文主要针对其中的管件部分国产化后，在施工安装过程中遇到的问题及解决方案进行了探讨及经验反馈。

1.管件的分类
管件是连接管道和设备，形成管路系统的零件，工业管件设计种类繁多，VVER核电机组中核安全相关系统管道设计选用的管件主要包括：弯头、三通、大小头、管帽、支管接头等，其连接方式主要包括：对接焊、承插焊、螺纹连接、压接等。

管件根据制造工艺的不同，其原材料主要包括：无缝钢管、焊接钢管、钢板和锻件等。

管件作为承压元件，其设计和制造首先是满足所连接直管的承压能力要求。

VVER核电机组常用管件的分类如表1所示。

2.俄转中供管件的转化原则
因考虑DN50及以下规格的承插焊锻制管件的制造工艺为锻造后再按尺寸进行机加工，不存在技术难点，因此对于俄标中制造管件的原材料为锻件的管件，原则上无需进行转化，按俄标尺寸进行机加工即可。

原则上中方对俄方VVER核电机组的管件转化仅针对于俄标中制造管件的原材料为钢管的管制管件，这类管件如按俄标加工则需制造厂重新定制模具，将直接导致成品管件的价格大幅度增长且供货周期延长等问题。

为适用于中国管件供应商的制造工艺及市场，便于采购，进一步保证项目进度，中方设计院将这类管制管件的尺寸执行标准转化为国标GB/T 12459。

3.俄转中供管件国产化后的使用问题
由于中俄管件在尺寸执行标准及制造工艺等存在较大差异，因此按经由中方设计院转化后进行采购的管件，在现场安装时，因中供管件尺寸与俄标管件尺寸存在差异，以及俄方设计上存在的一些问题，导致施工单位细化图纸后，管件无法按中供尺寸进行安装。

本文就VVER核电项目现场出现的上述问题进行了归类划分，并根据具体问题给出了相关处理意见和建议。

1) 俄方设计图纸中管件直接与设备连接
俄方的施工设计图纸中多有管件直接与设备连接的情况，存在数量较多的有弯头一端直接与设备管嘴焊接，此种设计存在一定不合理性，由于设备定位无法改变，当现场安装误差较大时不便于通过调整管线角度与设备相连，而按国标制造的中供管件多数都无法满足现场
的安装要求。

因此，对于此类与设备直接相连的管件，建议仍暂按俄标尺寸制作，其中个别管件通过GB标准中管件的制造公差能够与俄标管件尺寸一致时，答复意见也可写为按GB标准中正负公差执行，并给出管件重要尺寸。

如DN100的90°弯头，俄方管件弯曲半径为150mm，GB标准中管件弯曲半径为152mm，建议处理意见为明确制造中按GB标准管件弯曲半径的负公差150mm执行。

2) 俄方设计图纸中管件与管件直接焊接
在国内技术标准中，要求应尽量避免管件之间的直接焊接（不利于焊缝的检查）或两管件之间焊缝距离过短（易造成热应力叠加）。

原则上两个成型管件相连时，宜在两管件间装设一段直管，对于DN≥150的管道，直管段不小于200mm；对于DN＜150的管道，直管段不小于150mm。

当直管段内有支吊架或疏水管接头时，还应根据需要适当加长。

但在俄方的管道施工设计图纸中，管件与管件直接焊接的形式较为常见，主要包括三通与三通连接、三通与弯头连接、三通与大小头连接、弯头与大小头连接等情况，由于俄方对于管线布置设计有一定的要求，即两环焊缝之间距离应大于等于100mm、管线位置不能发生改变、阀门位置不能发生改变等，在使用GB标准管件替换俄标管件后，原则上应满足俄方提出的管线布置设计要求。

针对此类问题，本文提出了几种有效的处理方式：
a) 俄标弯头、三通等管件结构尺寸通常大于GB标准尺寸，故可选择不同弯曲半径的GB弯头进行替代，在两个直接连接的管件之间增加适当长度的直管和相应焊缝以满足布置设计要求。

b) 由于GB标准中大小头长度尺寸根据管件制造商的制造能力可适当延长或缩短，延长/缩短量约为通常大小头理论长度的30%，因此在遇到直接与大小头连接的管件时，原则上首先考虑通过改变大小头长度以适应管件尺寸变化带来的布置问题。

c) 对于出现两个三通直接连接的情况时，由于三通管程尺寸和支管尺寸均小于俄标三通尺寸，因此，简单的处理建议是将两个直接连接的三通均转化为GB标准三通，在两个三通之间增加长度为大于等于100mm的直管和相应焊缝，以满足布置设计问题。

d) 部分俄标管件虽然在设计转化范围，如支管插接型式的三通，无法对应到相应GB标准中，如俄标CTO78914898 121中支管三通管件等，如存在转化后无法满足布置设计时，也可按俄标尺寸进行制作，同时，由于此类型管件在国内也是采用支管插接型式制作，因此当该类型管件直接与其他按GB标准转化的管件直接连接时，如无法满足原设计要求，可优先选择修改按俄标CTO78914898 121制造管件的主管长度尺寸。

e) 对于安装提到的因管件尺寸按GB标准转化后，导致阀门在同一管线的位置稍作调整的澄清，我方的建议是此情况不影响管线布置设计。

4.结语
由于中方与俄方在核电行业执行的设计标准与工业制造标准和制造工艺等方面均存在较多差异，因此对在国内建造的VVER核电机组项目中的国产化设备及大宗材料均具有很大的挑战。

本文以田湾3、4号核电机组为依托，总结工程经验，从工艺管道用管件国产化的设计原则与安装应用两方面阐述了项目执行过程中所遇到的问题和解决方案及建议，从而实现了国产化管件在俄方VVER核电机组中的适配性应用，节约了项目大宗材料的采购成本，保证了工程进度，并为后续国内承建的VVER核电机组大宗材料的采购和安装奠定了良好的基础。

参考文献
[1]赵自奕，高文迦.田湾3、4号机组工艺系统管道类大宗材料俄转中经验启示[J].产业与科技论坛，2020（19），4：53-54.。