EPR核电站核岛辅助管道支架的热处理

王宝迪

摘 要：目前在建的台山核电站采用了欧洲压水堆三代核电技术，其安全性能、单机容量和寿命，相对于二代和二代半堆型都有显著的提高，其所采用的建造规范要求也更加严格，其辅助管道支架的设计，也与以往堆型存在较大差异，大量超厚二阶段支架的存在，使得施工工艺也存在显著不同。本文从技术要求、设备选型、施工工艺等方面，对EPR核电站核岛辅助管道支架安装过程中的热处理工艺进行简要论述。

关键词：EPR 二阶段支架 热处理

核岛辅助管道指核岛内除主管道外所有的工艺管道。核岛辅助管道支架作为起到管道承载、限制位移、吸收震动等重要作用的装置，对于确保核岛辅助管道工艺系统乃至整个核电站长期、安全、稳定的运行，具有重要意义。

按照支架安装阶段的不同，可将支架分为两个部分：一阶段支架、二阶段支架。一阶段支架，指的是固定到土建钢结构或混凝土结构上的固定部件和辅助钢结构架；二阶段支架，指的是管道限位和固定部件、中间支承件。

由于三代核电堆型对于安全及抗震要求的提升，EPR核电堆型中核岛辅助管道支架采用了与CPR1000二代半堆型完全不同的设计，许多二阶段支架的厚度较大。而按照压水堆核电站核岛机械设备设计与建造规范（RCCM-2007版），焊缝等效厚度（E值）超过一定要求时，需进行热处理。

一、技术要求

根据RCCM-2007的要求，应按照不同的接头形式进行等效厚度E值的计算：由于台山核电的二阶段支架焊接均为角焊缝，应采用如下方式计算其等效厚度（图1）：

图1

规范中要求：“一般情况下，等效厚度大于25mm，需要预热温度为100℃，对于非应力消除条件下规定的最小抗拉强度不超过500MPa的钢材，等效厚度限制可以增加至40mm，例如：S235—S275—A37—A42—A48。”

以台山核电项目支架图TS-X-NIEP-NPTJP-1HLF05SL2355为例，从图纸和部件清单可查知，该支架二阶段类型为V3HXN，待焊部位厚度为60mm，而与其相焊接的一阶段支架部件为25mm厚的钢板，材质则均为S235。（见图2）

图2

因此该焊缝的等效厚度E=（60+25）/2=42.5mm，可以判断，该焊缝的焊接需要进行热处理

二、热处理设备选型

按照规范（RCCM-2007版）中的规定，热处理炉（或其它设备）应符合所要进行的热处理（尺寸，能力，加热速度，温控系统等）的要求。根据EPR核岛工况，选用TSC-I型电脑温度控制设备和LWK-B型温度控制箱。

TSC-I 型电脑温度控制设备系统自动化程度高，LWK-B型温度控制箱能同时进行三种不同电压，不同时间，不同温度的热处理。该设备尺寸规格较小，便于搬运，采用陶瓷加热片对焊缝进行加热处理，并且它可根据热处理工艺要求设置工艺曲线，控制整个过程按工艺曲线正确无误地进行，每条工艺曲线设有两个控温点。

三、工艺流程及操作要点

1、工艺流程

需做热处理的支架二阶段的操作流程设定如下：

先决条件检查→焊前处理、组对→安装加热设备和布置热电偶→二阶段支架焊前预热→二阶段支架焊前预热检查→预热完成加热装置及保温装置的配备→支架二阶段后热处理（后热的控制）→后热处理的过程检查→后热处理完成拆除装置

2、操作要点说明

安装加热设备和布置热电偶： 从里到外的布置依次是热电偶、加热器、保温棉，加热装置布置必须牢靠紧贴部件，作为预防措施所有热电偶都应该是双份的。设备装配式不得在接头和涉及部件的表面造成污染。

确定现场操作条件：预热温度为临近焊接前坡口的最小温度，而在多道焊的情况下，为临近每一焊道焊接之前熔敷金属的最低温度，层间温度为每一焊道焊接之前熔敷金属的最高温度。这两个温度应在相应的工艺数据单中给出。

二阶段支架焊前预热：预热要连续保持并监视直至焊接作业结束，预热温度应定时进行检查，以保证温度保持在焊接工艺规定的范围内。

规定温度用热电偶和接触式温度计或高温计进行检测，当检测时，安装位置的选择应保证要焊接的整个金属厚度和整个区域全部达到规定的温度。

预热支架二阶段后热处理（后热的控制）：进行后热应采用与预热相同的设备，和采用同样措施。后热的温度、时间必须遵守焊接工艺规定并严格控制、记录。

四、总结

三代核电堆型设计与以往核电堆型存在大量细微的技术差异，在施工过程中，需细致分析上游标准规范的要求，开发适当并符合技术要求的工艺来开展施工。根据本文论述的工艺流程，已完成台山EPR核岛大部分需热处理的支架焊接工作，满足了设计要求和质量要求。