蒸汽发生器二次侧打压试验水温控制与水质调节

肖 波，刘东勇

（1.福建福清核电有限公司，福建 福清 350318；2.中国核电工程有限公司，北京 100048）

蒸汽发生器二次侧打压试验水温控制与水质调节

肖 波1，刘东勇2

（1.福建福清核电有限公司，福建 福清 350318；2.中国核电工程有限公司，北京 100048）

M310型机组蒸汽发生器二次侧水压试验，是对蒸汽发生器二次侧管板的严密性及相关系统耐压性的验证。由于蒸汽发生器的重要性，其水压试验用水对温度及水质有着严格的要求。通过对福清核电1号机组二回路水压试验水温控制和水质调节的探讨，有助于对M310型机组蒸汽发生器水压试验准备工作起到良好的指导意义。

蒸汽发生器；水压试验；水温控制；水质调节

福清核电一期工程为两台百万千瓦级压水堆核电机组，采用M310加改进工程技术方案，具有良好的安全性和经济性。根据典型M310堆型特点，每座反应堆由3个环路组成，每个环路有1台蒸汽发生器（型号：55/19B），3台蒸汽发生器二次侧出口饱和蒸汽共同拖动1台百万千瓦级半转速（1 500 r/min）汽轮发电机组。

核岛安装期间，在蒸汽发生器和与之连接的主蒸汽管线（VVP）、主给水管线（ARE）安装完成后，需要对蒸汽发生器二次侧和与之相连接的主蒸汽、主给水管道及其相关系统的部分管线进行联合水压试验，其主要目的是检查蒸汽发生器二次侧管板的紧密性及相关管道的耐压性。

蒸汽发生器属于核蒸汽供应系统的主要设备，二次侧属于核安全等级2级，RCC-M规范1级，质量等级Q1级。因工作期内不容易更换，为保证SG在设计寿命内的工作可靠性，二回路水压试验对试验用水温度和水质要求较高。

1 蒸汽发生器二次侧水压试验

在安装期间的蒸汽发生器二次侧水压试验，既是对蒸汽发生器设备本体紧密性的检验，也是对二回路侧管道系统安装质量的检验。福清核电1号机组核岛侧安装承包商为中国核工业二三建设有限公司，常规岛侧安装承包商为中国核工业五建设有限公司。设备供货商东方重机派代表参加现场水压试验，国家核安全局华东监督站派工作人员进行现场见证。

蒸汽发生器二次侧水压试验范围包括蒸汽发生器二次侧、主蒸汽管线（VVP）、主给水管线（ARE）及其相关系统的部分连接管道（见图1）。

1）ARE系统：给水操作平台阀门ARE056VL、ARE058VL、ARE052VL、ARE054VL、ARE060VL、ARE062VL至蒸汽发生器之间管道。

2）VVP系统：试压边界为汽轮机进汽阀前堵板处，旁路系统边界为去凝汽器隔离阀GCT101VV、GCT102VV、GCT103VV、GCT104VV、GCT105VV、GCT106VV、GCT107VV、GCT108VV、GCT109VV、GCT110VV、GCT111VV、GCT112VV。

3） 其他相关系统：ASG、APG、SIR等部分管道。

蒸汽发生器二次侧水压试验压力为12.8 MPa.g（根据福建福清核电厂一期工程《蒸汽发生器运行维护手册》（CFC A版）），从0 MPa到试验压力共设5个压力平台，升压速率不大于0.3 MPa/min，泄压速率不大于1.0 MPa/min（见图2）。

整个试压边界内充满水后，用临时水压试验泵对蒸汽发生器二次侧系统进行升压。升压速率及压力控制采用动态保压方式，即在用试压泵对系统充水的同时，从系统上某一个阀门处进行放水操作，从而保证升压速率可控。

图1 蒸汽发生器二次侧水压试验范围简图Fig.1 The range of steam generator secondary side hydrostatic test

图2 蒸汽发生器二次侧水压试验压力曲线Fig.2 The pressure curve of steam generator secondary side hydrostatic test

由图2可知，水压试验共分6个压力平台，5个升压平台1个降压平台。在每个压力平台都要对整个系统进行全面检查，尤其是蒸汽发生器管板处，要注意是否有泄漏发生。其中，2 MPa压力平台为初步升压后的全面检查；5.8 MPa压力平台为中间压力平台，保压30 min时进行全面检查；8.5 MPa为工作压力平台，保压30 min时进行全面密封性检查；12.8 MPa为强度试验压力平台，保压10 min后进行全面检查；然后降压至8.5 MPa压力平台，再次进行全面检查。6.9 MPa压力平台为福清核电项目增加压力平台。因由东方重机承制的红沿河核电站及宁德核电站蒸汽发生器在进行现场水压试验时发生泄漏，核安全局要求对已交付现场的福清核电蒸汽发生器进行复查，故而福清核电1号机组增加6.9 MPa压力平台，对蒸汽发生器管子管板封口焊缝进行检查。

2 蒸汽发生器二次侧水压试验用水要求

经过计算，充满整个试压系统大约需要准备合格水量为730 m3。根据福建福清核电厂一期工程《蒸汽发生器运行维护手册》（CFC A版）要求：试验进行时要求蒸汽发生器及内部除盐水的温度在RTNDT+（30～60 ）℃之间（RTNDT为对应侧所有承压件用母材、焊材熔敷金属及焊接工艺评定时测得的RTNDT最高值，这个温度应该在水压试验前通过复查原材料验收时记录的温度值确定）。考虑一定的安全裕度，试验时蒸汽发生器壁温应在30～60 ℃。由于系统向环境散热也会造成的温降，故充水温度则应略高于此限值。

福建福清核电厂一期工程《调试阶段水化学技术规定》（CFC A版）明确规定了试验用水质（见表1）。

表1 蒸汽发生器二次侧水压试验水质要求Table1 The water quality requirements for the steam generator secondary side hydrostatic test

3 水质调节临时加药方案

福清核电1号机组二回路水压试验用水为YA除盐水厂房来SER除盐水，为合格A级除盐水。参照表2，A级水pH值、溶解氧含量、氨、联氨含量均不能满足表1中水质条件。因此需要对来水进行加热、添加氨及加联氨（除氧）进行调节，以满足蒸汽发生器二次侧水质规定。

整个二回路水压试验装水量为730 m3，试验期间要保持一定的排水量。采用常规岛除氧器作为供水水箱，其总容积约为708 m3，正常运行有效容积410 m3，考虑充水液位高于正常油位，水压试验期间有效容积约450 m3，残余容积约200 m3。

总的加药水体积约为：

450+200+450=1 100 m3所加药品为：

35%联氨溶液（N2H4）按照最终水质联氨浓度150 ppm计算，需添加水合联氨约为：

1100 m3×150 ppm÷35%=471.4 kg根据运行电站经验，联氨溶液生产商选择西陇化工股份有限公司，产品规格：浓度35%，包装25 kg/桶（分析纯级或特定级），采购数量500 kg。为防止联氨对pH值贡献达不到10.0～10.5，作为备用另采购一定量氨水，采购量为20 kg，产品规格：浓度25%～30%，包装10 kg/桶（分析纯级或特定级），生产商选择西陇化工股份有限公司。

由于福清核电现场加药取样间厂房MP土建严重滞后，SIR加药系统不可用，因此采用临时加药方案，如图3左侧加药临时装置部分所示，临时加药装置与APD启动给水系统加药根阀连接，将联氨及氨溶液添加到APD泵入口上游，加药过程与给水加热同步进行。

加药稀释水源采用SER除盐水，通过临时软管接至加药箱。加药溶液箱用钢板焊接而成，下部带有20 cm高支撑柱，顶部有一直径30 cm的开口，便于倒入试剂，开口设置密封性能较好的盖子，可盖紧。管道与加药箱焊接在溶液箱底部10 cm处。加药泵采用计量泵，底部带有底座，进出口采用法兰连接，接有简单的启停控制开关盒。整个系统保持清洁，无泄漏。

表2 A级水水质规定Table2 Quality regulations for class-A water

4 试压用水的制备及水质控制

为满足水温要求，需要对水进行加热处理。加热热源利用VA辅助锅炉厂房来辅助蒸汽进行加热，也采用人工手动方式控制。因福清核电1号机组常规岛现场安装进度滞后，除氧器不具备连续工作条件，因此不能采用正常运行工况下的除氧器连续加热加药制水方式。又因为蒸汽发生器二次侧水压试验用水量较大，除氧器一箱水不够，因此采用分次制水方式。

图3 试压用水制备系统示意图Fig.3 The schematic for the preparation system of the water pressure test

具体制水流程参见图3，首先打开SER除盐水去除氧器进水阀，对除氧器上水至高水位；然后启动APD给水泵进行小流量循环；缓慢开启辅助蒸汽去除氧器进汽调节阀，开始对除氧器进行加热；观察水温升至40 ℃以上时，启动临时加药泵注入适量联氨及氨水，继续蒸汽加热及APD泵小流量循环；每隔1 h对除氧器取水样进行检测，待水质符合表1要求且水温达到65 ℃时，表明水质合格，停止蒸汽加热。

根据要求，开启APD启动给水泵出口阀，通过ARE给水流量控制系统管道开始向蒸汽发生器上水。待除氧器水位降至低低水位时，关闭APD泵出口阀；继续按照上述制水流程进行制水上水操作，共进行3次。福清核电1号机组二回路水压试验上水水质检测结果如表3所示，各参数测量值均在限制之内，完全满足蒸汽发生器二次侧水压试验要求。

待蒸汽发生器二次侧系统试压管路充满水，3台蒸汽发生器顶部排空气阀连续出水后，则上水工作结束，整个制水上水过程耗时一整天。第二天，水压试验开始前，测量蒸汽发生器壁面温度在45 ℃，完全满足蒸汽发生器二次侧水压试验水温要求。

系统开始打压，还要利用临时升压泵向系统内充水升压。为保证整个系统水质合格，临时试压泵取水口放在APD启动给水泵进口管道滤网处，水质与之前二回路系统充水水质保持一致。

表3 蒸汽发生器二次侧试压上水水质Table3 The water quality for the steam generator secondary side hydrostatic test

5 试压过程中水温控制及水质调节

蒸汽发生器二回路充水完成后，即准备启动临时升压泵按照图2曲线开始系统升压操作。因系统充水水质与升压取用水水质均经过检测，pH值、溶解氧含量、氨、联氨含量等参数均满足要求，水质不需要进一步调节。

蒸汽发生器二次侧水温则因为系统散热而有所下降。为了在试验期间对蒸汽发生器壁面温度进行监控，对蒸汽发生器表面采用温度计与点温仪配合的方式进行温度测量。

在蒸汽发生器底部APG排污系统排污阀处设有临时排水管道，这是为防止试验期间蒸汽发生器壁温下降过多而做的临时措施。假如当蒸汽发生器内水温下降时，则从APG临时排污管道处排出部分低温水，并向系统补充较高温度的水，通过排低补高从而实现蒸汽发生器二次侧试压水温度可控。

在福清核电1号机组二回路水压试验过程中，3台蒸汽发生器壁面温度一直保持在40 ℃以上，较好地满足试验文件要求，也保证了整个水压试验的安全进行。

6 结束语

福清核电1号机组属于M310改进型机组，其蒸汽发生器二次侧水压试验对水质及水温有着较高的要求。在实际试验准备及实施过程中，通过采取部分临时措施及手段，使试验用水温及水质得到了较好的控制，积累了良好的实践经验，为同类机组类似试验提供参考。

[1] 中国核动力研究设计院. 蒸汽发生器设备规格书[R].（Nuclear Power Institute of China. Technical Specification For Steam Generator[R].）

[2] 中国核动力研究设计院. 蒸汽发生器运行维护手册[R].（Nuclear Power Institute of China. EOMM For Steam Generator[R].）

[3] 中国核电工程有限公司. 调试阶段水化学技术规定[R].（China Nuclear Power Engineering Co.，Ltd. Water Chemical Technical Specification For Commissioning Stage[R].）

The Temperature Control and Water Quality Regulation for Steam Generator Secondary Side Hydrostatic Test

XIAO Bo1，LIU Dong-yong2
（1.Fujian Fuqing Nuclear Power Plant，Fuqing of Fujian Prov. 350318，China；2.China Nuclear Power Engineering Co.，Ltd.，Beijing 100048，China）

The secondary side hydrostatic test for the steam generator of M310 unit is to verify the pressure tightness of steam generator secondary side tube sheet and related systems. As for the importance of the steam generator, the water temperature and water quality of hydrostatic test has strict requirements. The discussion on the water temperature control and water quality regulation for the secondary loop hydrostatic test of Fuqing Unit 1 contribute greatly to the guiding work for the preparation of the steam generator pressure test for M310 unit.

steam generator；hydrostatic test；water temperature control；water quality regulation

TM623 Article character：A Article ID：1674-1617(2014)03-0250-06

TM623

A

1674-1617(2014)03-0250-06

2014-04-11

肖 波（1976—），男，湖南永州人，高级工程师，本科，从事核电厂常规岛调试与运行工作。