弯管工艺在核电站的应用研究

赵仲江(武汉海王新能源工程技术有限公司深圳分公司，广东 深圳 518120)

弯管工艺在核电站的应用研究

赵仲江(武汉海王新能源工程技术有限公司深圳分公司，广东 深圳 518120)

本文主要介绍了管道工艺在核电站的应用现状，经过分析弯管与弯头特点，对比管道壁厚及弯管曲度，阻力等依据，得出在同等环境下推荐使用弯管的结论。通过对国际上公认的《压水堆核岛机械设备设计和建造规则》（简称RCC-M）和《核设施部件建造规则》（简称ASME）管道设计工艺与验收技术要求进行对比，推荐在核电站中使用RCC-M技术进行设计和验收，更全面具体。

弯管与弯头；核电站；管道分析；工艺要求

核电站工艺系统主要由系统、设备和管道组成，在发电过程中各种流体均通过管道输送实现，管道在维系核电站运转、保障工作安全具有不可替代性。在管道布置上，由于核电站空间局限性以及系统设计需求，往往需要改变管道流体走向，可通过弯管和弯头来实现。弯管在管道阻力，振动，成本，经济效益和施工质量方面具有相对优势，推荐优先采用。

1 弯管工艺原理

弯管的制作工艺分为热弯与冷弯弯管，国内普遍采用的热弯管实质上是感应加热弯管，通过预先测量找出管子加热点，利用高频电源对管子圆周方向狭窄带进行加热，使弯管温度上升到t≥(tc-56)oc的条件下，将管子缓慢匀速向前推进，弯矩作用到管子加热区域使管子沿着预先设定的轨道弯曲，形成具有一定曲率半径和角度的弯管，角度和半径可在管子加热前预先调节好胎具。冷弯管的制作程序是在t＜(tc-56)oc的条件下，将管子沿着胎具缓慢进行拖拽，形成一定的曲率半径和角度，制作过程中不需要加热，不会改变材料的组织结构，具有节约能源等优点。

2 弯管工艺在核电站应用

2.1 弯管工艺的现状

在核电站管道设计文件中明确规定：在相同环境下，管道设计上推荐弯管优先于弯头；对DN≤60.3mm的管道务必采用弯管形式，角度为45-90o可选择弯管或是标准弯头。与此同时，起初核电站设计文件中也有规定，即弯管弯曲半径≥5.0D，弯头的弯曲半径可达到1.0D-1.5D。核电站空间有限，很多情况下管道设计与安装受限于核岛内置空间，因此弯头在CPR1000中的应用远远大于管道弯管的使用量。在三代核电技术中，空间相对宽松，弯管数量有所增加。

2.2 弯管取代弯头的优点

（1）在管道设置中，每个弯头的两端均设置焊缝，便于弯头与管道的连接，弯头相比于弯管焊缝总量要高出许多；使用弯管能有效的减少焊缝总数量，根据以往经验，一条弯管能减少一条焊缝，总体焊缝的减少效果非常可观，有利于降低焊接成本，减少无损检测量。管道焊缝区域往往是缺陷多发地区，可能存在裂痕等情况，焊缝减少有利于提高管道安全性和内壁质量，提高核电站安全。

（2）弯管曲率大，能加快流体在管内的运转速度，还能减少流体因流向变化对管线的冲击，因冲击力而发生管道振动现象。由于弯曲部分的应力系数与大弯曲半径的应力成正比，而大弯曲半径弯头应力系数高于大弯曲半径弯管，如果在实际应用中采用大半径弯管，能使管道系统的应力分布更加均称，管内承受力更科学合理。

（3）在流体匀速情况下，弯管局部阻力小可降低管道阻力，提高经济效益。根据设计手册可知，若不计内径变化与沿程阻力损失，90o弯管的局部阻力系数为0.20，90o的弯头局部手阻力系数0.25，仅对比系数引起的阻力就相差25%，弯管阻力远低于弯头。

（4）根据有关规定，核电站每10年至少进行一次安全性检查，在开展检查过程中主要针对管道焊缝进行无损检测，而弯管的投入提高管道安全，减少焊缝无损检测量，降低运行成本，相比于弯头更具优势。

综上所述，核电站采用弯管工艺，不仅能减少焊缝总数量，提高管道质量安全，降低施工成本，缩短施工周期，而且焊缝数量减少能降低运行期的在役检查工作，减少成本支出，提高经济效益。

3 弯管的设计工艺及验收标准

目前，我国管道设计主要采用法国核岛设备设计的RCC-M和美国设计的ASME两项标准，ASME对弯管的设计标准仅对最小壁厚、椭圆度进行规定，而RCC-M对弯管设计标准规定了最小壁厚（区分内腹区、外腹区）、椭圆度、壁厚减薄量进行了规定；由此可见，RCC-M相比于ASME在细节上更具体全面，因此设计参考上应注意合理选择。在弯管材料采购上对弯管弯曲率与最小壁厚也有严格的标准，如6倍管道r2对应1.06最小厚壁，5倍管道r2对应1.08最小厚壁，4倍管道r2对应1.16最小厚壁，3倍管道r2对应1.25最小厚壁，以满足管道设计标准。

在管道验收方面，除了满足弯管基本供货标准外，ASME与RCC-M均对弯管形成提出了进一步验收要求。RCC-M与ASME相比在椭圆度和最小壁厚尺度检查的基础上进一步提出了无损检测要求，在弯管检测上更细化和具体，设计人员可根据情况斟酌选择。

4 结语

随着时间推进，弯管技术不断改进，致使在火电行业中也取得了较好发展。核电站弯管技术的应用不仅减少了焊缝数，提高了管道安全质量，减少了检测量，提高了运行可靠性，对提高核电站经济效益发挥着关键性作用。弯管加工一般在车间进行，生产工艺和制度上有可靠保证，是工厂管道生产的发展趋势。随着应用的发展，加工工艺水平不断提高，推荐优先使用弯管工艺。

[1]张洪元.吕道华.闫平.等.火电厂四大管道系统弯管弯头设计对比分析.J.华电技术.

[2]RCC-M2007.压水堆核岛机械设备设计和建造规则.S.

[3]DL5007-1992.电力建设施工及验收技术规范.