引言
AP1000核电是我国从美国西屋公司引进的国际先进的第三代核电技术。管道为核电站中各种流体的通道, 为核电站建造的重要组成物项。AP1000核电中设计有大量的各种规格的管道, 管道安装完成后需要进行相应的压力试验, 管道试验作为检查管道连接强度、密封性的重要手段, 以确保管道的安装质量满足设计要求, 保证管道在设计的寿命期内安全的运行。
1 概述
管道压力试验作为管道安装过程中检查管道连接强度、密封性的重要试验, 对控制管道安装的质量起到至关重要的作用。AP1000核电系统设计压力最高为27.6Mpa, 其最高试验压力为41.4Mpa。这些管道系统的压力试验按试验介质可采用水压试验或气压试验。管道压力试验一般采用水压试验, 只有在具备下列任一条件时, 应用气压试验代替水压试验:
1) 当管道系统设计成不能充水时。
2) 当管道系统用于不能有试验介质痕迹的工作条件时。
2 管道压力试验的要求
2.1 试验压力值的确定
2.1.1 水压试验压力值的确定
工艺管道水压试验的试验压力值可按下面公式计算:
最低试验压力值=1.25×系统最低设计压力值;
最高试验压力值=1.06×最低试验压力值。
2.1.2 气压试验压力值的确定
工艺管道气压试验的试验压力值可按下面公式计算:
最低试验压力值=1.1系统最小设计压力值
最高试验压力值=1.06×最低试验压力值
2.2 试验包编制
试验包编制需包含实验设计文件清单、部件状态检查记录、隔离点与不足项检查记录、试验前后系统状态检查记录、检查/试验报告记录、卸压阀设定及检查记录、系统试压记录、临时管线布置图和操作步骤、试验临时盲板、堵板和及管帽清单、系统流程图。
2.3 压力表的安装
压力试验中所用压力表应直接接在设备上, 且必须在试验操作人员看得到的地方设置压力表。每次压力试验均应使用2块或以上压力表, 高低点至少应各设置一块压力表。其量程为试验压力的1.5~4倍。
2.4 试验介质和试验环境
水压试验介质采用洁净水 (氯离子≤0.15ppm, 氟化物≤0.15ppm, 传导率≤2Ω/cm, 总的固体数≤0.5ppm, p H=6.0-8.0) 。气压试验介质是清洁干燥无油污的压缩空气或氮气。当环境温度低于5℃时应采取防冻措施。
2.5 预备性试验和超压保护
需要气压试验的系统在气压试验前, 每个系统宜采用无油干燥的压缩空气或氮气进行压力不大于0.175Mpa的预备性试验, 以发现局部较大的泄漏。
压力试验时应使用卸压阀对试验系统提供超压保护。压力试验前应对泄压阀进行设定和检查, 卸压阀的设定值应不高于试验压力的6%或50 psig (取两者中的较小值) 。
3 管道压力试验工序
现场在进行压力试验前应根据待试压管道的试验压力选择相应的试压装置, 盲板、压力表、卸压阀。
3.1 试压装置和盲板的选择
根据AP1000核岛工艺管道的试验压力, 需配备两套最大试验压力分别为68.9MPa和10Mpa的试压装置。试压装置所有焊缝需要PT检测合格。试压装置的各部件包括连接管、扩大管、盲板、截止阀, 材料全部采用不锈钢材质。
管道试压的临时盲板的厚度根据下面《工业金属管道设计规范》 (GB50316-2000) 中公式计算得到, 表2中试压装置选用的盲板厚度满足此公式要求。
tpd—盲板计算厚度 (mm) ;
Di—管子内经 (mm)
K1, η—与平盖结构有关的系数;
P—试验压力 (MPa) ;
[δ]t—钢材在试验温度下的许用应力 (Mpa) ;
C—厚度附加量之和。
3.2 压力表的选择
压力试验中所用压力表必须是指示型压力表。压力表精度不低于1.6级, 量程应1.5~4倍于最大试验压力范围以便达到最终精确的压力读数。
3.3 卸压阀的选择
通过计算出卸压阀的设定值, 根据设定值选择对应颜色的卸压阀弹簧。卸压阀弹簧颜色与压力设定值范围和盖帽初始位置对应关系见表。
卸压阀卸压值的设定步骤:
1) 松开卸压阀的锁紧螺母、和帽盖;
2) 将帽盖取下, 并根据设定值选则好弹簧座和弹簧放入阀帽;
3) 帽盖贴上弹簧对应颜色标签;
4) 将帽盖旋合至初始位置 (卸压阀弹簧颜色与盖帽初始位置对应关系见表3) ;
5) 将待设定的卸压阀连接到试压装置;
6) 系统缓慢升压, 观察试压装置压力表至卸压阀设定值的压力时停止升压;
7) 缓慢放松帽盖直至卸压口出水;
8) 锁紧锁紧螺母;
9) 系统重新升压, 检验卸压阀设定值;
10) 如检验时卸压阀到达设定值未出水或未到达设定已出水, 需调整帽盖 (松开或锁紧) , 然后重复4、5、6、7、8步, 直至设定合格。
3.4 试压管线的链接
在选择好试压装置、隔离盲板、压力表、卸压阀等后现场应按图2临时管线布置图将其与待试压管道系统链接。
3.5 试验前系统检查
试验人员在试验前应检查试验系统完整性, 试压边界、隔离点、在线部件等是否与试验包中流程图保持一致, 支吊架是否与使用的技术文件及图纸相符;
1) 确认试验系统中不能参加试验的仪表或其他部件已拆除;
2) 确保所有接头、焊缝和其它在试验中需要检查的附件应暴露在外, 以便外观检查;
3) 确认试验临时管线、试压装置、泵源等有足够的临时支架保证其牢固。
3.6 试验区域的隔离
压力试验准备就绪后, 试验人员应对进行试验区域隔离, 并设置警示带和挂牌, 必要时封闭试压区并设专人监护, 试验区域只允许相关人员进入;压力试验检查期间只允许检查人员停留在试验区域。
3.7 试压前水质检查
试验前试检查员应检查试验用水是否洁净, 验人员应向检查员出具试验用水的水质报告。
4 压力试验的验收及后处理
4.1 水压试验
水压实验升压前管道充水时打开所有高点排气装置, 排除系统中空气, 充满水后关闭所有排气阀。当介质温度和试验管道系统温度接近一致时, 对管道系统逐级增加压力, 当压力升至试验压力的50%时, 如未发现异状或泄漏, 继续缓慢升压, 达到试验压力后连续稳压至少10分钟, 并对泵和阀门进行检查, 然后将压力降低到设计压力或75%的试验压力 (取两者中的较大值) 对所有的接头、连接处和高应力区进行检漏。检漏时保压30分钟, 管道系统不应有肉眼可见的湿润或泄漏现象。否则, 应在泄漏消除后再按试压要求对系统重新试验。
4.2 气压试验
气压试验前应按本文章节2.7中的要求对系统进行预备性试验。预备性试验检查合格后, 试压时系统中压力应该逐渐增至小于等于50%的试验压力, 然后以约1/10试验压力逐渐增加, 直至达到所需的试验压力, 压力至少保持10分钟, 并对泵和阀门进行检查, 然后将压力降低到设计压力或75%的试验压力 (取两者中的较大值) 对所有的接头、连接处和高应力区进行检漏。
4.3 泄压及试验介质排放
系统试压完毕后, 应将管道内存放的试验介质排放到指定位置或根据设计要求留在系统中, 其排放顺序为:先打开放气阀, 然后打开排水阀, 排放试验介质, 以避免系统出现负压危害。拆除全部盲板、临时支撑以及全部试验装置。气压试验时, 试验介质应排放到安全区域, 并采取必要措施以免造成可能的人身伤害。
4.4 试压后管道吹扫及系统恢复
系统卸压及试验介质排放完毕后, 应及时将管道系统中残留的试验介质吹干。管道吹扫后将试压前拆除或隔离的未参与系统试压的仪表或其它部件恢复到设计安装状态。
5 结束语
管道压力试验是检查管道质量的重要方法, 本文分析了AP1000管道压力试验的特点、试验要求, 详细描述了AP1000管道压力试验的试压步骤和试验方法。通过本文的管道压力试验方式安全的完成了三门AP1000核电的管道压力试验, 证明了本文所述的管道压力试验的方法具有可行性和可执行性, 也为同类管道的压力试验工作提供了借鉴和参考。
摘要：本文通过对AP1000核电管道的压力试验进行分析, 介绍了AP1000管道压力试验的技术要求、技术准备以及对压力试验所需介质的要求等。通过对核电站管道压力试验的准备步骤、实施步骤及压力试验的结果判断等方面进行了详细的描述了核电站管道压力试验, 为同类管道的试验提供了借鉴和参考。
关键词：工艺管道,压力试验,试验压力
参考文献
[1] 闫志峰.浅谈长距离输水管道压力试验.[M].北京:山西建筑, 2010.
[2] 给排水工程结构手册编委会.给排水工程结构设计手册.[M].第二版.北京:中国建筑工业出版社, 2007.