AP1000核电机组压力管道水压试验要素及过程解析

闫晨帅，王维雪（.国核工程有限公司，上海 0033； .新疆电力科学研究院，乌鲁木齐830000）

AP1000核电机组压力管道水压试验要素及过程解析

闫晨帅1，王维雪2
（1.国核工程有限公司，上海 200233； 2.新疆电力科学研究院，乌鲁木齐830000）

核电机组压力管道水压试验是以水作为介质在密封状态下通过静压方式进行的耐压试验，以验证试压边界密封性、试压设备结构强度和安全裕度为目的。文中阐述了压力管道水压试验要素及试压过程，分析了水压试验影响因素，对AP1000核电机组压力管道水压试验顺利完成具有一定的参考意义。

AP1000；压力管道；水压试验

1　引言

AP1000核电机组施工建造过程中包含大量的压力管道安装工作，压力管道系统的密封性和完整性对整个核电机组的安全稳定运行至关重要。水压试验作为检验压力管道强度和密封性的重要手段，必须严格按照相关技术规范和标准予以执行。

本文主要阐述了AP1000核电机组压力管道水压试验要素及试压过程，分析了水压试验影响因素，对AP1000核电机组压力管道进行水压试验具有一定的借鉴意义。

2　试验要素

（1）压力边界。AP1000核电机组压力管道水压试验通常以系统为单位作为试验回路，对于较庞大的系统可根据系统布置和阀门、排气口及排水口等管部件设置划分为多个试验回路进行试压。试压边界主要由以下几个方面确定：1）试验压力及试验介质相同；2）管道等级相同；3）现场实际情况等。

试压边界的确定应保证试压过程中对所有必须试压的管道系统及设备部件进行打压，避免试压遗漏的同时亦应防止扩大试压边界以避免低压设备或部件损坏。

（2）试验压力。水压试验应在高于设计压力的情况下进行，主要包括以下原因［1］：1）使试压系统高应力区材料达到屈服强度，减弱和消除残余应力；2）检查存在泄漏或破裂隐患的设备、部件和焊缝等，排除并避免管道系统在正常运行工况下发生泄漏或破裂事故。

核级安全相关管道系统最低试验压力不应低于超压保护装置所保护边界内任何部件最低设计压力1.25倍；在试压系统内任何点的最高允许试验压力不超过最低试验压力的6%［2］。

非核级安全相关管道系统任何位置处最低水压试验压力不应低于设计压力1.5倍；最高允许试验压力不能够超过任何隔离部件最大允许试验压力［3］。

（3）试验温度。水压试验温度的确定应综合考虑以下因素：1）试验温度与环境温度之差不宜过大，以避免试压介质向环境中散热量过大而使得试压介质温度降低，对水压试验质量造成影响；2）试验温度应高于环境露点温度以防止压力边界结露而无法判断试压系统是否泄露；3）试验温度应避免造成试验人员烫伤；4）试验温度应高于试压系统材质脆性转变温度，避免试验压力下压力边界内发生冷脆破裂事故，其中ASME-III第I册附录G-2400推荐核级管道系统试验温度T≥RTNDT+33℃。

综上所述，非核级管道系统试压介质温度宜控制在高于环境温度10℃～20℃，核级管道系统试压介质温度宜控制在50℃～55℃。

（4）稳压时间。通常情况下试压过程中若管道系统或设备部件存在缺陷，试压介质通过缺陷部位泄漏则需要一定的时间。因此，为了试压期间能够更充分地暴露缺陷，稳压时间应当在最高试验压力值至少连续保持10min［3，4］。

（5）验收准则。水压试验验收准则主要包括以下三个方面：1）试压过程中检查并确认与设备、管道及阀门等相关焊缝、法兰面处无可见的湿润和渗漏，压力表示数基本恒定；2）试压过程中若临时垫片或密封装置等发生轻微渗漏，渗漏量不应超过保持试验压力稳定的允许容量；3）隔离装置处的轻微泄漏不影响试压期间的各项检查。

3　试验步骤

（1）介质注入。试压介质应由试压管线低点逐级注入，同时打开系统最高点排气装置以排出试压介质注入过程中系统内的气体。排气装置连续有试压介质溢出时进行关闭，并停止注入试压介质。升压前应检查系统是否存在试压介质泄漏现象，若存在，应禁止试验操作并及时进行处理；（2）升压。当试压系统温度与试压介质温度接近且符合试验温度要求时即可对系统进行加压。当压力升至50%试验压力平台时，保持压力稳定，检查试压系统是否存在渗漏。若存在，应采取泄压处理方式，禁止带压修复，待缺陷消除后重新进行试验；若无异常，可直接或再通过一次稳压后的检查升压至最高试验压力；（3）稳压。当试压系统内压力升至最高试验压力时应连续保持至少10min，并观察在此期间试压用压力表示数是否稳定。若试压过程中试压介质温度低于试压要求时，可通过设置加热装置加热试压介质的方式保证试压结果的可靠性；（4）降压。在稳压期间水压试验合格的前提下，核级管道系统将压力泄压至75%试验压力或设计压力（取两者较大值）并保持压力稳定，非核级管道系统将压力泄压至设计压力并保持压力稳定，再次检查试压系统是否泄漏，若无渗漏且压力表示数稳定则水压试验合格。

4　水压试验影响因素

（1）管道参数。试压系统中管道越长、直径越大、设计压力越高，试压过程中注入介质和升压时间则越长，因散热原因试压介质温度变化则越明显，势必将对试压质量造成影响。因此，在标准规范及升压速率允许的前提下，可适当增加试压泵功率和数量及排气点数量，以缩短升压时间；（2）管内气体。由于气体可压缩性较强，介质注入过程中若管道系统内气体未能有效排出，则可能会导致升压时间延长、试压系统震动，极易造成压力表示数不稳定。此外，若管道系统确实存在缺陷问题，试压过程中极有可能发生爆破事故，对试压人员的人身安全造成威胁；（3）环境温度。由于试压过程中环境温度变化会造成试压系统内压力波动，尤其在稳压阶段，环境温度的明显变化极可能造成压力表示数不稳定，影响水压试验的准确性。此外，试压环境温度不应低于5℃，当在环境温度低于5℃进行水压试验时应当采取有效地防冻措施。

5　总结

压力管道水压试验作为AP1000核电机组建设过程中的重要环节，其施工质量对核电机组安全稳定运行有着至关重要的作用。正确地划分水压试验回路、合理地确定试验温度和压力、充分地了解水压试验影响因素对AP1000核电机组压力管道水压试验顺利完成具有重要意义。

［1］涂志远，袁彪.RCC-M、RSE-M和ASME中关于核电厂一回路水压试验要求的对比分析［J］. 核标准计量与质量，2014（04）：10-15.

［2］曹红军，闫修平.首台AP1000一回路水压试验方案及风险分析［J］.核安全，2013，12（02）：39-44.

［3］ASME B31.1 动力管道规范［S］.2004.

［4］ASME III核设施部件建造规则（第1册）NB/NC/ND分卷［S］.2004.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.143

闫晨帅（1987-），男，河北衡水人，硕士研究生，管道助理工程师，主要从事AP1000核岛管道施工技术及管理工作。