朱華東

（國(guó)核工程有限公司海陽(yáng)設(shè)計(jì)管理部，上海200233）

AP1000主管道是指反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)主管道，是壓水堆核電站最關(guān)鍵的核安全1級(jí)設(shè)備。冷卻劑系統(tǒng)主管道包括：連接蒸汽發(fā)生器（SG）、反應(yīng)堆壓力容器（RPV）、反應(yīng)堆冷卻劑泵（RCP）的管道。核反應(yīng)堆的冷卻劑由每臺(tái)反應(yīng)堆冷卻劑泵（RCP）驅(qū)動(dòng)，通過(guò)主管道RCL冷段輸送至壓力容器（RPV）。流體經(jīng)反應(yīng)堆容器內(nèi)部冷卻堆芯，被加熱的水通過(guò)RPV排出接管經(jīng)RCL熱段管道輸送到SG，再由RCP驅(qū)動(dòng)經(jīng)冷段重返壓力容器，從而完成一個(gè)循環(huán)。

主管道焊縫需要在役檢查，因此必須在焊縫兩側(cè)進(jìn)行鏜孔，以滿足UT檢查要求。在ASMENB4000第4223.1節(jié)的要求“為了保證設(shè)計(jì)計(jì)算壁厚要求，應(yīng)測(cè)量實(shí)際壁厚，否則應(yīng)提供足夠的證據(jù)證明，在使用過(guò)程中壁厚能滿足要求”；第4250節(jié)（a）“過(guò)渡區(qū)的壁厚不小于相連管道的最小壁厚”；（c）“如果焊縫有役前檢查的要求時(shí)，管內(nèi)孔的鏜孔長(zhǎng)度應(yīng)為2Tmin”。所以主管道內(nèi)鏜孔加工區(qū)域的最小壁厚也應(yīng)保證設(shè)計(jì)要求［1］。

1 主管道安裝工序

主管道在安裝過(guò)程中每一步工序都是經(jīng)過(guò)論證其邏輯工序的合理性的。首先是先決條件檢查，按照人、機(jī)、物、法、環(huán)來(lái)對(duì)照檢查整個(gè)主管道安裝準(zhǔn)備工作；其次是對(duì)主管道、反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器永久支撐、蒸汽發(fā)生器進(jìn)行激光測(cè)量及建模，通過(guò)數(shù)據(jù)采集、建模、把這4個(gè)設(shè)備放在同一個(gè)坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行模擬裝配，得出主管道兩側(cè)實(shí)際切割線位置（FFL）。

這里簡(jiǎn)單描述下這4個(gè)設(shè)備的安裝邏輯，首先考慮到反應(yīng)堆壓力容器位置固定后不可調(diào)整，所以將其率先就位，然后引入主管道，這個(gè)時(shí)候使用蒸汽發(fā)生器的臨時(shí)支撐已經(jīng)就位，在蒸汽發(fā)生器就位后，將永久支撐的中下部分安裝完畢后，拆除蒸汽發(fā)生器臨時(shí)支撐，最終可以通過(guò)永久支撐的上部分來(lái)調(diào)節(jié)蒸汽發(fā)生器的實(shí)際安裝位置，這個(gè)是因?yàn)镽PV率先就位后，通過(guò)主管道和（RPV）進(jìn)行先行焊接的需要，在主管道沒(méi)有調(diào)節(jié)段的情況下，只能通過(guò)蒸發(fā)器垂直支撐和橫向支撐來(lái)做到偏差范圍的調(diào)整（當(dāng)然這個(gè)調(diào)整空間極其小，所以引進(jìn)激光建模率先進(jìn)行模擬裝配來(lái)精確安裝）。所以只能選擇先進(jìn)行RPV側(cè)的焊接。

在上述激光測(cè)量和建模結(jié)束后，放在一個(gè)坐標(biāo)內(nèi)進(jìn)行擬合的工作，工作的原理就是三維裝配過(guò)程，這個(gè)過(guò)程是要綜合考慮主管道壁厚、管道端面傾斜角度、組對(duì)間隙、焊接收縮量、主管道反應(yīng)堆壓力容器端余量（盡量保證最小壁厚）5個(gè)因素，最后得出兩側(cè)的切割量，然后按照坡口加工程序，在工廠預(yù)制車(chē)間內(nèi)把主管道RPV側(cè)和SG側(cè)按照擬合結(jié)果進(jìn)行切割，同時(shí)把主管道RPV側(cè)優(yōu)先進(jìn)行坡口加工，考慮到SG側(cè)是最后焊接，所以坡口放在RPV側(cè)焊接完后在CA01內(nèi)部進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)坡口，可以達(dá)到調(diào)整安裝誤差的作用［2］。

主管道從倉(cāng)庫(kù)運(yùn)至廠房預(yù)先準(zhǔn)備好的吊裝區(qū)域，然后用吊車(chē)吊裝就位。主管道冷、熱段的吊裝工作必須在壓力容器就位安裝完成以后，蒸汽發(fā)生器（含主泵）就位之前進(jìn)行，主管道引入后就是組對(duì)和焊接工作，按照上段結(jié)論優(yōu)先對(duì)RV側(cè)進(jìn)行焊接，同時(shí)對(duì)兩側(cè)進(jìn)行焊接監(jiān)控，并記錄。

最后在主管道反應(yīng)堆壓力容器(RPV)側(cè)焊接全部完成后，需要對(duì)主管道蒸汽發(fā)生器（SG）端組對(duì)和焊接工作。

2 海陽(yáng)項(xiàng)目鏜孔

根據(jù)海陽(yáng)、三門(mén)2個(gè)AP1000依托項(xiàng)目到貨的主管道實(shí)際情況，發(fā)現(xiàn)部分主管道內(nèi)徑存在不同程度的壁厚超差（厚度較?。?。為降低因壁厚造成的不良影響，需要對(duì)主管道的鏜孔進(jìn)行研究分析，以最大程度保證主管道壁厚，滿足設(shè)計(jì)要求。

下面以海陽(yáng)#1核島主管道冷段L002B反應(yīng)堆壓力容器（RV）側(cè)為例，進(jìn)行各種方案的分析，以找出最佳的鏜孔優(yōu)化方案。

3.1 原始數(shù)據(jù)及條件簡(jiǎn)化

在保證加工精度的前提下，為了更好的對(duì)主管道的鏜孔方案進(jìn)行理論分析，需要對(duì)實(shí)際的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)化、理想化。

①鏜孔位置：#1核島主管道冷段L002B，RV側(cè)。

②數(shù)據(jù)來(lái)源為CNF與PCI提供（見(jiàn)表1）。

③全部斷面數(shù)據(jù)近似圖形為橢圓。

④鏜孔直徑為563.9mm。（取自APP-PL01-VW-001）

⑤方案不考慮加工偏差。

表1 鏜孔加工前冷段L002B（RV側(cè)）數(shù)據(jù)

3.2 鏜孔方案A-主管道一般鏜孔

按照ASMEIII的鏜孔要求，依據(jù)WEC規(guī)格書(shū)APPGW-P0-008“AP1000 Specification For Field Fabricated Piping And Installation,ASME III,Code Classes 1,2,And 3 And ASME B31.1”和鏜 孔圖紙APP-PL01-VW-001“AP1000 REACTOR COOLANT LOOP WELD PREP DETAILS”（見(jiàn)圖1），對(duì)L002B鏜孔進(jìn)行分析(見(jiàn)表2)。

圖1 一般鏜孔示意圖

將端面處、1T處、2T處的分別繪出3個(gè)斷面尺寸，見(jiàn)圖2：

圖2 鏜孔前壁厚尺寸

圖3 鏜孔后壁厚尺寸

在3個(gè)斷面內(nèi)部鏜孔，直徑563.9mm（見(jiàn)圖3虛線）。發(fā)現(xiàn)壁厚最小處位于1T斷面900方向。

表2 一般鏜口加工后管段L002B厚度（RV側(cè)）

通過(guò)表2可以得出，方位90°管道最小壁厚53.23mm與設(shè)計(jì)最小壁厚61.70mm比較，存在較大超差，因此鏜孔加工后的壁厚，不符合設(shè)計(jì)要求。需要采取優(yōu)化鏜孔方案，來(lái)滿足設(shè)計(jì)要求。

3.3 鏜孔方案B－主管道錐形鏜孔

對(duì)于主管道冷段內(nèi)壁鏜孔加工區(qū)域最小壁厚超差問(wèn)題，提出了修改主管道內(nèi)鏜孔角度的方案。

將鏜孔形式由設(shè)計(jì)圖紙APPPL01-VW-001（見(jiàn)圖1）修改為錐形鏜孔形式（見(jiàn)圖4），內(nèi)鏜孔加工時(shí)，加工軸線由垂直于最終加工端面，修改為平行于管軸線，且管道軸線與加工軸線有0-2°夾角，同時(shí)加工軸線沿90°-270°方向向內(nèi)弧側(cè)偏移2.54mm［3］。

圖4 錐形鏜孔示意圖

由表3可以得出，最小壁厚仍 位 于90°方 位， 數(shù) 值 為55.80mm，優(yōu)于一般鏜口加工后尺寸53.23mm。

3.4 鏜孔方案C－主管道偏心鏜孔

由于方案B沒(méi)考慮偏心鏜孔加工，因此即使方案中增加了0.70的傾角，但1T處900方向壁厚仍為55.8mm。

為減少薄壁側(cè)的車(chē)削尺寸，增大該處厚度，鏜孔中心位置沿900-2700方向，向2700方向移3.8mm（見(jiàn)圖5虛線）［4］。

表3 錐形鏜口加工后管段L002B厚度（RV側(cè)）

由圖5可以得出，最小壁厚仍位于90°方位，數(shù)值為58.60mm，優(yōu)于一般鏜口加工后尺寸53.23mm和錐形鏜孔加工后尺寸55.80mm。

圖5 鏜孔后壁厚（鏜孔中心偏移3.8mm）

4 結(jié)論

4.1當(dāng)實(shí)際建造后的主管道存在壁厚不足并影響鏜孔的情況下，可以通過(guò)鏜孔方案優(yōu)化來(lái)彌補(bǔ)，最終可以滿足主管道鏜孔后的壁厚要求和在役檢查要求。

4.2主管道錐形鏜孔與偏心鏜孔可以聯(lián)合使用，以最大程度保證管道的壁厚要求。

［1］孫漢虹.第三代核電技術(shù)AP1000［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2010.

［2］林誠(chéng)格.郁祖盛.歐陽(yáng)予.非能動(dòng)安全先進(jìn)壓水堆核電技術(shù)［M］.北京:原子能出版社，2008.