三代EPR核电站核岛机械贯穿件的安装管理及研究

三代EPR核电站核岛机械贯穿件的安装管理及研究

发表时间：2018-10-17T09:23:40.187Z 来源：《基层建设》2018年第27期作者：吴中卫

[导读] 摘要：三代EPR核电站在二代加堆型核电站的基础上，进行了重大的技术改进和优化。

台山核电合营有限公司广东江门 529228

摘要：三代EPR核电站在二代加堆型核电站的基础上，进行了重大的技术改进和优化。为满足核岛双层安全壳的设计要求，EPR核岛机械贯穿件的设计结构较二代加堆型更加复杂，施工逻辑、安装焊接难度更大。本文结合台山核电站在建设期间，对核岛机械贯穿件的预制、安装管理，研究EPR核岛机械贯穿件的特点、分析其与二代加项目的差异性，相关成果可为中国后续新建核电机组的设计、施工提供新的思路。

关键词：EPR；贯穿件；打磨

台山核电站是继芬兰的OL3项目、法国的FA3项目之后的世界第三座EPR核电机组，也是国内首座EPR三代核电机组。由于EPR的设计将单层安全壳改进成双层安全壳，使得核岛机械贯穿件相较于二代加堆型的贯穿件，存在较多的差异。

1 EPR核岛机械贯穿件的特点

机械贯穿件为连通安全壳两侧管道的特殊管道，同时也作为施工过程中的基准点及定位点，在整个核岛辅助系统安装中占据重要地位。由于EPR项目为双层安装壳，贯穿件需要贯穿HRA（反应堆厂房）、整个HRB（夹层）直到HL（安全厂房）或HK（燃料厂房），跨度大，长度长，重量重，设计结构复杂。

ERP项目机械贯穿件共有127个，其中89个标准贯穿件，6个IRWST水池吸水管线贯穿件，32个预留型贯穿件。每个标准贯穿件的长度都在5米以上，管径从DN4到DN750不等。

机械贯穿件的结构复杂，包含部件多，其中主要部件为Endplate（封头）、流体管线和膨胀节。其中封头作为核岛第三道屏障，主要作用是连接贯穿件和土建预埋套管，保证密封不泄露，并起到支撑贯穿件本体重量的作用。膨胀节连接在外壳的土建预埋套管之上，主要功能是确保贯穿件在发生位移或者扭曲的情况下，使管道伸缩得到补偿，减小附加应力的影响。部分贯穿件还包含二阶段管卡、保护套管等其他部件。

2 EPR核岛机械贯穿件与二代加的差异

2.1本体结构

由于EPR为双层安全壳，因此贯穿件长度很长，从HRA到HK/HL，贯穿整个HRB，单根贯穿件的长度都超过5米，结构复杂，以VVP （主蒸汽系统）贯穿件为例，整体长度为5450mm，封头、流体管线、保护套管和其余附件的总重量达到了16369公斤，需要600T大吊机进行吊装，膨胀节重量也达到795公斤，整个贯穿件相关焊口（对接焊、角焊）共计31道。

2.2施工逻辑

由于贯穿件长度长、重量大，结构复杂，也决定了贯穿件的引入及施工逻辑也CPR相比也有很大的不同。

由于贯穿件的预制和安装分属于两家不同的承包商，且设计未明确焊口属于预制焊口还是现场焊口，因此，贯穿件的引入需要根据现场厂房布置核实。某些贯穿件孔洞所在房间狭小，5米多长的贯穿件无法引入。需充分利用三维模型，模拟贯穿件引入来确定贯穿件的预制和安装焊缝，提前预判，减少了现场的工作量，提高了工作效率。

2.3膨胀节

贯穿件上的膨胀节尺寸大，VVP膨胀节的内径达到1727mm，通过HRA/HK/HL孔洞无法引入，根据FA3和OL3的经验反馈，只能在HRB封顶之前，从HRB上方引入。膨胀节引入之后，先和HRB中土建预埋套管焊接，然后将贯穿件从孔洞中和膨胀节中穿入完成安装焊接，最终膨胀节通过两个环板角焊缝与贯穿件本体相连。值得注意的是，根据OL3经验反馈，由于膨胀节环板很薄（10mm），在一圈角焊的过程中环板受热不均导致环板变形，最大变形量达到20mm。为防止焊接变形，台山核电站决定在贯穿件和膨胀节之间均匀点焊临时支撑，通过外力防止热变形，同时采用对称焊接、退焊和跳焊等方法，使环板均匀受热。膨胀节外侧装有保护卡箍，保证在冷态情况下膨胀节不变形，在机组冷态功能试验结束后进行拆除。

3 EPR核岛机械贯穿件的技术难题及方案

3.1 VVP/ARE贯穿件预制焊缝的处理

3.1.1问题简介

VVP/ARE（主给水系统）贯穿件，属于核安全2级设备。在本体安装完成后，对相关焊缝进行UT（自动超声波检测）模拟试验时，发现贯穿件预制焊缝存在余高，且表面平整度不满足自动超声检测要求，后续通过检查设备制造完工报告，发现ARE/VVP贯穿件焊缝在制造过程中未按照采购技术规范对预制焊缝进行UT检验，也未对焊缝余高进行打磨，且在RT（射线检验）过程中按照错误的验收标准进行验收。经核查，问题产生的原因为预制期间参考文件版本有误。

3.1.2处理方案

（1）重新评审焊接工艺评定；（2）制作见证件模拟件，补做纵向拉伸试验；（3）补做UT；（4）编制报告向核监管单位通报；

VVP贯穿件，安全厂房侧利用贯穿件套管与管道之间的间隙，进入约2.5米到达焊缝位置，采用角向磨光机对焊缝外观进行打磨、抛光处理，对焊缝中心两侧100mm范围母材抛光处理；反应堆厂房侧，切割贯穿件保护套管与土建预埋套管之间的角焊缝，将套管向HRA侧移出，预留出人员施工空间，利用土建预埋套管与管道之间的间隙，采用角向磨光机对焊缝外表面进行打磨、抛光处理，对焊缝中心两侧100mm范围母材抛光处理。后对焊缝进行PT（液体渗透检测）、UT。

ARE贯穿件，由于内部空间不足，人员无法直接进入，只能切割几道焊口将内部焊缝暴露出来。

3.1.3改进建议

根据在役检查大纲的要求，VVP/ARE贯穿件的这些焊缝每隔10年需要完成一次自动超声检查，UT检查要求受检焊缝表面不得有油脂和妨碍探头自由移动的物质；外表面受检区域不得有油漆、氧化皮、干油脂，不得有影响超声波在工件中良好传播或引起错误判断的任何杂质。但在安装阶段表面打磨完成后为了防止表面锈蚀，必须加以保护，由于其空间限制不可达，其防护措施需要考虑在役检查阶段表面UT的要求，根据设计的澄清答复，使用可剥落油漆，但其可操作性有待验证。同时，如果役前及在役阶段UT检测发现焊缝存在缺陷需要返