核电厂压力容器水压试验标准对比分析

核电厂压力容器水压试验标准对比分析
发布时间：2022-08-12T05:47:07.039Z 来源：《科学与技术》2022年第30卷第3月第6期作者：畅璐璐丁清越许星星
[导读] 水压试验是检验压力容器质量，保证其安全运行的一个重要手段。

畅璐璐丁清越许星星
阳江核电有限公司广东阳江 529500
摘要：水压试验是检验压力容器质量，保证其安全运行的一个重要手段。

本文主要讨论核电厂一回路系统、核安全二三级压力容器以及常规岛压力容器水压试验方面的不同标准的要求。

通过对这些标准的对比和分析，指出在制定水压试验方案的过程中，我们应该综合考虑容器材料、设计应用标准、在役期间应用标准、安全级别等相关因素，合理地选择水压试验参数才能保证试验效果。

关键字：水压试验；压力容器；RCC-M；RSE-M；GB150
The Comparing Analysis of Hydrostatic Test Standards
For Nuclear Power Station Pressure Vessel
Chang Lulu,Ding Qingyue,Xu Xingxing
（Yangjiang Nuclear Power CO.,Ltd. YangJiang,China ,Post Code: 529500）
Abstract: Hydrostatic test is an important means to check the quality and ensure the safe operation of pressure vessel. This paper mainly discusses the different standards requirements of hydrostatic test for the main primary system, nuclear safety class two or three pressure vessels and conventional pressure vessels. Through the comparison and analysis of these standards, points out that in the formulation of hydrostatic test plan, we should consider the container material, the application of the standard in design, the application of standard in service, security level and other relevant factors, a reasonable choice of hydrostatic test parameters can ensure the test results.
Keywords: hydrostatic test；pressure vessel；RCC—M；ASME；GB150
1.概述
水压试验是压力容器检验的一项重要手段。

在核电厂中，核岛和常规岛都有许多压力容器，而核电厂的安全取决于执行安全功能设备的可靠性，尤其对于核岛压力容器而言，这些设备中介质多数具有放射性，一旦发生泄漏，将造成不可估量的损失和很大的社会影响，因此在设备出厂前和在役期间进行水压试验是保证设备安全不可或缺的手段。

本文主要讨论核电厂一回路系统、核安全二三级压力容器以及常规岛压力容器水压试验方面的不同标准的要求。

2.水压试验
2.1 水压试验的目的
压力容器的水压试验主要有两个目的：一是用超压试验考核容器的整体强度；二是检验焊接接头的致密性和密封元件的严密性。

2.2 水压试验的标准
在核电厂中，由于大多数核岛压力容器与常规岛的压力容器在安全等级上不一致，因此从设计、制造到检验的标准也不一致。

对于CPR1000机组，核岛压力容器主要采用RCC-M（2000版+2002补遗）进行设计、制造，服役期间则按照RSE-M97（2000版）进行检验；而常规岛压力容器目前开始采用GB150-2011以及《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSG 21-2016）（下文简称“容规”）进行设计、制造，服役期间按照《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSG 21-2016）进行定期检验，但取消了定期水压试验的要求。

水压试验的参数主要包括试验压力、试验用水温度、保压时间和验收准则等，下文将从以上标准的试验压力、试验用水温度、保压时间和验收准则等4个方面进行分析。

3.水压试验的压力
水压试验压力的大小应以能充分暴露压力容器在致密性和强度方面的缺陷、而又不损害无缺陷部位为宜。

试验压力过大，容易对设备造成损害；压力过小，又可能起不到检验设备整体强度和致密性的效果。

3.1 RCC-M对水压试验压力的规定
RCC—M（2000版+2002补遗）B5000中，规定系统水压试验时，只有当试验压力至少达到一回路系统任何部件最高设计压力的1.33倍时，才允许进行辅助管道水压试验；而核电厂冷试时一回路系统水压试验包括辅助管道，因此水压试验压力为设计压力的1.33倍。

在C5000/D5000中，将核安全2、3级压力容器区分为高性能部件和非高性能部件，对其水压试验压力分别进行了规定，如表1所示。

4.试验用水温度
水压试验用水通常是环境温度下的水，当环境温度过高或过低时，常常会影响水压试验的进行，甚至造成试验设备、部件的损伤事故。

比如当试验水温低于试验条件下的空气露点时，则设备表面易形成结露，造成与设备渗漏或泄漏无法分辨，容易造成误判。

对有冷脆倾向的钢材来说，当水压试验温度低于钢材的韧脆转变温度时，有可能在水压试验时造成设备的冷脆破裂。

4.1 RCC-M对试验用水温度的规定 RCC-M（2000版+2002补遗）B5000中要求，一回路系统水压试验用水的温度应与部件材料的力学性能相匹配。

对于铁素体钢制造的部件，水压试验过程中的温度不应低于部件的最高韧脆转变温度再加上30℃。

在任何情况下，水温应足够高，以防止部件或一回路主系统内结冰的危险。

对于核安全2、3级压力容器，C5000/D5000中无明确规定试验用水的温度，只要求试验用水的温度应与材料的机械性能相匹配。

对于铁素体钢制造的部件，制造商要采取避免脆性断裂危险的必要预防措施。

在任何情况下，水温应足够高，以保证进行试验的部件无结冰的危险。

4.2 RSE-M对试验用水温度的规定
RSE-M97（2000版）B2141中对一回路系统的再次水压试验温度有明确规定：初次一回路水压试验规定的温度；
试验压力为设计压力1.2倍，在反应堆压力容器材料RTNDT的基础上加12℃；
60 ℃（结构安全最低温度）。

而对于核安全二三级压力容器的水压试验温度，则没有明确要求，除了蒸汽发生器二次侧水压试验：初次水压试验规定的温度；
二回路边界材料最高RTNDT再加30℃（一般为管板）。

4.3 GB150对试验用水温度的规定
在GB150第四部分11.4.9.3中对试验温度也有明确的规定：Q345R、Q370R、07MnMoVR制压力容器水压试验水温不低于5 ℃；其他碳钢和低合金钢制压力容器水压试验水温不低于15℃；低温容器水压试验水温应不低于壳体材料和焊接接头的冲击试验温度（取最高值）加20℃。

当有试验数据支持时，可使用较低温度的水进行试验，只要保证试验温度（容器器壁金属温度）较承压材料的韧脆转变温度至少高30℃。

4.4 容规对试验用水温度的规定
在容规第3章节设计篇3.2.12.2中，对于金属压力容器的规定：试验温度（压力容器器壁金属温度）应当比压力容器器壁金属无延性转变温度至少高30℃，或者按照产品标准的规定执行。

5.水压试验保压时间
RCC-M（2000版+2002补遗）C5000/D5000中对保压时间仅作出了原则性规定，即“压力保持时间至少能满足对容器进行全面检查的需要”。

RSE-M97（2000版）A2140中规定法定水压试验中应进行完整的目视检查，目视检查在法定压力温度10min后进行，即至少保压10min。

GB150-2011版中规定升压到规定的试验压力后，保压时间一般不少于30min。

2016版容规对保压时间无明确说明，仅要求保压足够时间。

6.水压试验验收准则
6.1 RCC-M对验收准则的规定
对于一回路系统，RCC-M（2000版+2002补遗）中规定的验收准则为：
在要求测量变形时，首先从零点压力到保持压力和继后在达到试验压力后又回到零点压力进行多次测量，所测得的部件总变形量应符合规定值；
部件或一回路系统的外观检测不应有滴漏；
如果密封装置在水压试验时所处的条件与其在正常运行所处的条件不一样，而且其轻微泄漏不妨碍表面检查，那么密封装置（或隔离装置）的轻微泄漏不应损害水压试验结果的有效性。

对于核安全二三级部件，RCC-M（2000版+2002补遗）中对高性能部件和非高性能部件水压试验的验收准则分别进行了规定：
6.2 RSE-M对验收准则的规定
RSE-M97（2000版）A2140中对水压试验的验收准则进行了明确规定：没有产生严重变形和泄漏，除了技术规范中规定可接受的；同时对于一回路系统的再次水压试验，在水压试验压力等于一回路运行压力时，允许的泄漏率如下：密封接头部位泄漏率不超过50 l/h；
蒸发器管束部位泄漏不超过正常运行允许限值；
不可鉴别泄漏率不超过50 l/h；
可鉴别泄漏率和不可鉴别泄漏率的总和不超过230 l/h。

6.3 GB150与容规对验收准则的规定
GB150中和容规第4章节制造篇中，对验收准则均规定：试验过程中，容器无渗漏，无可见的变形和异常声响。

7.结论
水压试验是检验压力容器质量，保证其安全运行的一个重要手段。

通过对核岛和常规岛压力容器水压试验适用标准要求的对比和分析，可以看出在水压试验压力、试验用水温度、保压时间以及验收准则上仍存在诸多不同。

系统地掌握不同标准的要求，对于核电厂压力容器水压试验方面的工作具有极大地借鉴意义。

在对核电厂压力容器制定水压试验方案的过程中，我们应该综合考虑容器材料、设计应用标准、在役期间应用标准、安全级别等相关因素，合理地选择水压试验参数才能保证试验效果。

参考文献:
[1] RCC—M(2000 edition+2002add)，Design and Construction Rules for Mechanical Components of PWR Nuclear Islands[S]
[2] RSE—M(1997 edition+2000add)，In-Service Inspection Rules for the Mechanical Components of PWR Nuclear Islands[S]
[3] GB150-2011，压力容器[S]
[4] 国家质量监督检验检疫总局.固定式压力容器安全技术监察规程[M].北京：新华出版社.2009.9。