摘要：三門核電一期工程采用AP1000核電技術(shù)，儀表是控制和檢測機(jī)組運(yùn)行的重要設(shè)備之一，其中核級(jí)儀表———帶毛細(xì)管壓力變送器用于檢測反應(yīng)堆廠房屏蔽墻內(nèi)外氣壓，安裝要求較高，需要對(duì)毛細(xì)管進(jìn)行現(xiàn)場焊接，安裝完成后通過壓力試驗(yàn)、氦檢漏試驗(yàn)來檢測毛細(xì)管密封性，且氦氣泄漏率小于等于10-8cc/sec，這是整個(gè)儀表安裝過程中的難點(diǎn)。本文主要闡述儀表毛細(xì)管壓力試驗(yàn)、氦檢漏試驗(yàn)、毛細(xì)管內(nèi)部清潔的過程和方法。
引言
AP1000核電站反應(yīng)堆廠房屏蔽墻是核電安全的主要堡壘，任何微小的泄露都會(huì)造成安全隱患，所以屏蔽墻的整體氣密性試驗(yàn)至關(guān)重要，其中毛細(xì)管壓力變送器就是用于檢測反應(yīng)堆廠房屏蔽墻內(nèi)外壓差的儀表設(shè)備。由于毛細(xì)管需要穿過屏蔽墻，整條管線上存在多處焊口，需要對(duì)毛細(xì)管進(jìn)行壓力試驗(yàn)、氦檢漏試驗(yàn)，毛細(xì)管清潔來驗(yàn)證是否滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到設(shè)計(jì)密封性。本文主要對(duì)毛細(xì)管試驗(yàn)及清潔施工過程中遇到的問題及解決方案進(jìn)行討論。
1概述
AP1000核電站儀表設(shè)備是整個(gè)系統(tǒng)中重要的組成部分，帶毛細(xì)管壓力變送器位于反應(yīng)堆廠房外側(cè)，通過毛細(xì)管貫穿到反應(yīng)堆廠房屏蔽墻內(nèi)連接遠(yuǎn)傳膜片。儀表設(shè)備位于核島屏蔽墻外側(cè)及環(huán)廊，遠(yuǎn)傳膜片則位于核島反應(yīng)堆廠房內(nèi)，毛細(xì)管從屏蔽墻外貫穿屏蔽墻至核島內(nèi)將儀表設(shè)備與遠(yuǎn)傳膜片連接，毛細(xì)管連接完成后對(duì)毛細(xì)管進(jìn)行壓力試驗(yàn)及毛細(xì)管管路內(nèi)部進(jìn)行清潔工作，對(duì)此施工有以下難點(diǎn)：
①壓力試驗(yàn)及氦檢漏試驗(yàn)時(shí)，需要在遠(yuǎn)傳膜片兩端壓力輸入孔同時(shí)加壓或減壓，并控制兩端壓力不超過5psig（34.5kPa），如不能保證同時(shí)加壓或減壓，會(huì)造成遠(yuǎn)傳膜片內(nèi)隔膜損壞，且不可修復(fù)；
②控制氣瓶輸入的氣體壓力值；
③氦檢漏試驗(yàn)中氦氣量小于等于10-8cc/sec，由于空氣中含有微量的氦氣，會(huì)對(duì)檢測數(shù)據(jù)造成影響。
本文主要通過對(duì)毛細(xì)管安裝后的壓力試驗(yàn)及其清潔工作方法進(jìn)行討論，提供一套經(jīng)過理論計(jì)算和現(xiàn)場認(rèn)證的毛細(xì)管壓力試驗(yàn)及清潔的方法。
2、毛細(xì)管壓力變送器整體安裝方式簡介
2.1變送器安裝
壓力變送器的安裝主要根據(jù)儀表定位圖進(jìn)行定位，設(shè)備的形式如圖1所示。
通常的帶毛細(xì)管儀表設(shè)備，在出廠時(shí)已經(jīng)做好毛細(xì)管的連接以及密封性試驗(yàn)，而對(duì)于此部分變送器根據(jù)其特殊性采取現(xiàn)場連接毛細(xì)管。
2.2遠(yuǎn)傳膜片安裝
遠(yuǎn)傳膜片位于反應(yīng)堆廠房屏蔽墻內(nèi)側(cè)，膜片與支架間通過螺栓固定。安裝過程中盡量保證一次完成，對(duì)于螺栓的緊固也有要求，要以對(duì)角緊固的方式來打力矩，以免壓力集中在一處造成墊片的損壞，以至于影響密封效果。
2.3毛細(xì)管安裝
根據(jù)管線圖中毛細(xì)管路徑進(jìn)行敷設(shè)，毛細(xì)管連接件與屏蔽墻貫穿件焊接時(shí)應(yīng)保證連接件漏出貫穿件外25.4mm。
3毛細(xì)管壓力試驗(yàn)、氦檢漏試驗(yàn)
毛細(xì)管壓力試驗(yàn)及氦檢漏試驗(yàn)時(shí)，需要通過遠(yuǎn)傳膜片兩端壓力輸入孔進(jìn)氣試驗(yàn)，過程中需要保持膜片兩面承受的壓力差小于34.5kPa，由于氣瓶壓力較難控制在這個(gè)范圍內(nèi)，所以制作如下壓力控制系統(tǒng)來避免壓力值超標(biāo)，見圖2。
在試壓裝置中設(shè)置緩沖罐，并設(shè)定閥門控制氣體的輸入輸出，工作原理：工作前所有閥門保持關(guān)閉；打開針閥，氣體從氮?dú)狻⒑夤拗休敵觯淮蜷_球閥1，氣體輸入緩沖罐，觀察數(shù)字壓力表1，關(guān)閉球閥1；待表1壓力值穩(wěn)定后打開球閥2，氣體輸入膜片兩端壓力孔，關(guān)閉球閥2；讀取數(shù)字壓力表2讀數(shù)。控制每次輸入緩沖罐內(nèi)的壓力值，如果輸入壓力過大，則打開球閥3，釋放氣體，觀察數(shù)字壓力表1讀數(shù)，符合要求后關(guān)閉球閥3。
由于遠(yuǎn)傳膜片對(duì)壓差的要求較高，在整個(gè)壓力試驗(yàn)、氦檢漏實(shí)驗(yàn)過程中需人員連續(xù)監(jiān)控操作進(jìn)行。
3.1壓力試驗(yàn)
壓力試驗(yàn)時(shí)，以每次不大于34.5kPa的壓力值將氮?dú)夤拗械牡獨(dú)忉尫胚M(jìn)緩沖罐中（考慮膜片的最大承受壓差是34.5kPa，也可以適當(dāng)減少每次進(jìn)氣壓力，如：30kPa，以下介紹以每次進(jìn)氣30kPa為例），同時(shí)要控制進(jìn)氣速率，要緩慢進(jìn)行，等待壓力表1的數(shù)值增加量不大于30kPa且穩(wěn)定時(shí)，用肥皂水對(duì)壓力表1、閥門1、閥門3和閥門2的進(jìn)氣口的接口處進(jìn)行檢漏，若有泄漏，檢查接口并緊固，若沒有泄露繼續(xù)進(jìn)行加壓過程。如果壓力值增加量超過30kPa時(shí)，打開閥門3進(jìn)行泄壓，控制壓力表1的壓力值增加量不大于30kPa。重復(fù)以上操作直至壓力輸入端口的壓力值達(dá)到2.48MPa，然后保壓至少10分鐘，壓力值下降不大于9kPa結(jié)果為合格。在壓力試驗(yàn)過程中，一定要控制每次的進(jìn)氣量和進(jìn)氣速率，預(yù)計(jì)用時(shí)8小時(shí)以上，期間多次用肥皂水檢查閥門、壓力表接口處以及管件處是否有泄漏，如有泄漏及時(shí)緊固。
泄壓時(shí)，同樣以每次不大于30kPa的壓力值減小壓力，緩慢進(jìn)行，直至壓力值降到1.65MPa，對(duì)每一處焊接口使用肥皂水進(jìn)行測試，觀察是否有肥皂泡。無問題則繼續(xù)重復(fù)以上操作降壓至0kPa。運(yùn)用此方法可以保證遠(yuǎn)傳膜片不受損壞，試壓后遠(yuǎn)程膜片的合格效果圖如圖3。
如果采取氣源直接進(jìn)氣，不采取緩沖罐及閥門控制，會(huì)造成試驗(yàn)用氣進(jìn)氣不穩(wěn)定，進(jìn)而造成膜片損壞，見圖4。
3.2氦檢漏試驗(yàn)
氦檢漏試驗(yàn)的升壓及降壓過程依據(jù)壓力試驗(yàn)的操作方式進(jìn)行，當(dāng)壓力輸入端口的壓力值達(dá)到413.7kPa，保壓時(shí)間2分鐘，然后使用氦檢測器對(duì)焊縫進(jìn)行泄露檢查操作，泄漏比率小于等于 10^ -8 cc/sec 可滿足要求。如果泄露率不滿足要求需要重新焊接，每次焊接修復(fù)都需要重復(fù)以上氦氣輸入、保壓、泄露檢查的工作，直至泄露檢查符合要求。
由于氦氣在空氣中的體積為 5.24*10^ -6 ，所以在進(jìn)行氦檢漏時(shí)不能受到空氣干擾。為隔絕空氣，我們使用橡膠管對(duì)毛細(xì)管焊口進(jìn)行密封，并分別在兩側(cè)開直徑為 10mm的孔，在進(jìn)行氦檢漏時(shí)一端先進(jìn)行抽真空，另一端使用氦檢漏儀進(jìn)行檢測，經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)，這種方法簡單易操作，還可以有效的隔絕空氣。
4 毛細(xì)管清潔
儀表自帶毛細(xì)管壓力試驗(yàn)及氦檢漏試驗(yàn)完成后，毛細(xì)管注油前需要進(jìn)行內(nèi)部清潔，毛細(xì)管清潔主要分為兩部分：一是毛細(xì)管沖洗；二是毛細(xì)管吹掃。毛細(xì)管清潔裝置的連接，見圖 5：毛細(xì)管清潔原理圖。毛細(xì)管清潔主要使用的介質(zhì)為氬氣、異丙醇，因?yàn)闅鍤馐歉稍餁怏w，且異丙醇的易揮發(fā)性可以加快毛細(xì)管內(nèi)部的干燥。
4.1 毛細(xì)管沖洗
根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)毛細(xì)管沖洗的要求：沖洗壓力 50kPa，沖洗介質(zhì)異丙醇，沖洗時(shí)間 1 小時(shí)，沖洗合格標(biāo)準(zhǔn)為使用無毛白布在排污口檢測無雜質(zhì)。
測試裝置連接完成后使用異丙醇進(jìn)行毛細(xì)管沖洗，由于膜片壓差不能大于 34.5kPa，而沖洗壓力要求 50kPa，所以，先保持膜片與法蘭側(cè)壓力范圍為：16.5（50-34.5）kPa~34。5kPa 的壓力，進(jìn)氣方法參照 3.1 壓力試驗(yàn)步驟達(dá)到設(shè)定一側(cè)膜片壓力值。為確保異丙醇能順利從儀表側(cè)的排污口流出，并不會(huì)因控制不當(dāng)造成沖洗壓力過高，通過壓強(qiáng)公式 P=gρh，已知 P=50kPa、g=9.8、ρ=0.798，計(jì)算出 h，采用將異丙醇注入口（閥門 4 前端）通過 PU 管提升至 h 高處進(jìn)行灌注沖洗。
4.2 毛細(xì)管吹掃
毛細(xì)管注油前需要確保內(nèi)部干燥清潔，所以在沖洗完雜質(zhì)后需要進(jìn)行毛細(xì)管內(nèi)部吹掃，將殘留在毛細(xì)管內(nèi)的異丙醇吹掃干燥，毛細(xì)管吹掃要求：壓力 2MPa，需吹掃2 分鐘。
根據(jù)圖 5 連接完成，吹掃過程中將墊片安裝于法蘭和遠(yuǎn)傳膜片中間用于保護(hù)膜片，保護(hù)膜片外形圖見圖 6，注意遠(yuǎn)傳膜片兩端的壓差小與 34.5kPa。
5 結(jié)論
AP1000 核電項(xiàng)目首次進(jìn)行毛細(xì)管焊接、毛細(xì)管壓力試驗(yàn)及清潔試驗(yàn)，通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的解讀與實(shí)際情況相結(jié)合，并通過一次次的試驗(yàn)，克服了整個(gè)施工過程中的難點(diǎn)。最終得出運(yùn)用如上的方法進(jìn)行毛細(xì)管的壓力試驗(yàn)、氦檢漏試驗(yàn)、毛細(xì)管清潔方法安全可用，可以借鑒。
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