管道弯管工艺在核电厂的应用研究

申伽奇

摘 要：核电厂建设当中，必须要注重管道设计工作，其中弯管工艺在管道设计中具有重要意义。弯管工艺可以有效改善管道形状、施工走向，具有阻力小、耐压强、伸缩性好等优势。基于此，本文首先提出弯管工艺原理，进而探究弯管工艺在核电厂管道施工中的应用。

关键词：弯管工艺;核电厂;应用;工艺原理

引言

核电厂建设中的施工工艺十分复杂，其中涵盖了管道、设备两个主要部分，特别是管道设施可以输送流体物质，良好的管道体系可以保证核电厂运行安全性、稳定性，这就需要全面提升核电厂的管道施工质量。核电厂管道设计要结合工程运行实际要求、空间布局、热膨胀效益等艺术，在管道设计中难免不会碰到管道走向改变的情况。在过去，想要改变管道走向必须要采用弯头技术，但存在着一定局限性，如改变管道走向容易泄漏、工艺难度大等，这也促进了弯管工艺的形成。

1.弯管工艺原理

弯管工艺可以划分为热弯管、冷弯管，其中热弯管主要是采用感應加热弯管，也就是通过测量手段找到管子加热点，通过高频电源加热管道周围方向的狭窄地带，让弯管温度提升到可弯曲条件，并逐渐缓慢的推进，这样在管子加热区受到弯矩作用影响，会让加热区让管子沿着预设轨道推动，产生具备一定曲率半径、角度的弯管，为了控制角度与半径参数标准，要在预热前制作好标准规格的胎具，从而实现弯管加工。冷弯管制作是在一定温度下，将管子沿着胎具逐渐向外拖拽，在此过程中会逐渐形成角度和曲率半径，整个加工流程无需加热，在不改变材料组织结构前提下，可以有效降低资源消耗量。

2.弯管工艺在核电厂应用研究

2.1 弯管设计

在核电厂设计当中，必须要结合核电厂管道系统情况，确定核电厂管道设计理念。结合RCC-M、ASME设计标准，保证设计质量，提高核电厂运行的稳定性、安全性。其中，RCC-M设计标准更加严格，设计中从最小壁厚、椭圆度、壁厚减薄量展开技术操作，可以保证弯管整体质量[1]。ASME规定了最小厚壁、椭圆度标准。两个标准技术规范有一定差异，在数据层面上RCC-M更加丰富、全面，符合当今核电厂建设操作规范，但实际还要根据现场实际状况选择标准。两个设计指标都实现了技术常态化，提出了管道弯曲最小壁厚参考值，二者也都提出了统一的验收标准。

2.2 弯管的实际应用

核电厂施工管道设计工作非常多，由于要传出大量的管道物质，因此必须要做好管道设计工作，从而满足核电厂的运行要求。通常情况下，在设计核电厂管道中，要做好施工现场调研工作，在相同条件下，能使用弯管的部分绝不使用弯头，利用弯管平滑性可以降低液体流动阻碍，还可以减少焊接数量，确保管道体系的密封性、安全性。在实际应用中，需要结合现场实际情况选择好施工工艺。针对间直径不足60.3mm管道必须要采用弯管工艺，结合实际设计方案，确定加工参数。为了保证液体的传输效果，要做好45°、90°曲率管道设计，可以采用标准弯头或弯管，要根据流体传输状况合理选择，确保可以达到核电厂使用需求。

为了保证管道工程施工质量，握过提出了核电厂管道布置标准，在弯管施工工艺标准中表明，弯管曲率半径为5.0D以上，则弯头弯曲半径在1.0-1.5D之间[2]。要根据核电厂占地面积设置管道转弯设计，尽可能减少弯曲设计量。管道设计、安装要事先考量核岛内置空间，此时多数是采用弯头。新时期下，科学技术的发展与突破，大口径弯管弯曲半径通常在3D以上，可以满足决案核电厂管道工程使用要求，并且当今弯管应用条件不断放宽，技术更加全面，弯管工艺效益也变得愈加明显，保证了管道工程施工效果。

2.3弯管工艺应用优势

核电厂施工工艺尤为复杂，为了确保核电厂管道工程持续进行，要设计合理的施工方案，做好管道布局，满足核电厂传输要求。在核电厂施工中，条件允许条件下都是采用弯管工艺，可以保证核电厂管道系统运行稳定性。弯管工艺在实际应用中效益非常好，相比弯头工艺来说，其主要优势表现在：

（1）安全性高。核电厂管道设计中，要提前做好管道设计，包括弯管规格、弯管数量。弯头要对两侧进行焊接，保持密封性。弯管设计可以有效减少焊缝数量，不仅能够降低人、财、物消耗量，还可以提升安全等级，保证物质传输的稳定性。这是由于焊缝区在运行中会受到自然环境影响出现质量问题，这也是弯管安全性能高的重要原因。

（2）减少流动阻力。弯管相比弯头的曲率更大，因此可以提升管道内部液体流动速率。同时根据不同液体性质差异，还可以有效降低流体运行方向对管道壁的不断冲刷，减少液体冲击产生的振动，保证物质传输的稳定性。结合管道弯曲和弯曲半径应力关系（正比关系），而弯管施工主要是为了减少阻力，保证液体流动的稳定性，不同液体的重力、压强不同，为了降低阻力，必须要做好弯管设计，这样管内液体可以保持匀速流动，减少管道液体流动阻力，有助于提高核电厂的整体运行效益。结合数据分析表明，90°弯头局部阻力系数为0.25，90°弯管局部阻力为0.2，阻力降低效益较为明显[3]。

（3）降低施工成本。核电厂建设必须要能够保证运行安全，同时还要营造良好的经营情况。在施工安全检查中，其检测重点就是焊缝质量检查。使用弯管工艺，在后期使用、维护当中可以减少焊缝检验工作量，降低运维成本，特别是在检验当中采用无损检测技术可以进一步降低工作量，在不断降低经营成本基础上实现更多的运营价值。

2.4 弯管验收

弯管验收除了要满足弯管设计标准之外，还需要满足弯管验收标准，RCC-M和ASME中对弯管成形提出了标准要求。其中，ASME仅对成形后椭圆度、最小壁厚度尺寸提出了具体要求，RCC-M除了的提出了与ASME相同的验收要求外，还额外增加了不同RCC-M等级弯管成形前后的无损检测要求，因此RCC-M的验收标准更加具体、更加细致，推荐采用RCC-M验收标准来保证核电厂工程的建设安全[4]。

在无损检测当中，需要从两个方面出发：（1）成形前无损检测。要对试件进行目视检查和尺寸检查，确保满足设计文件规定标准要求。针对需要成形操作区域采用液体渗透试验方案。（2）成形后无损检验。要对成形区域进行目测和尺寸测量检查，保证成形后可以满足设计方案标准。同时，在弯管内弯曲半径范围存在的褶皱情况，要测量褶皱峰顶、谷底之间的间距，并且不得超过直径规格的3%、不超过相邻峰顶间距的1/12。圆度偏差不得超过8%。

结束语

综上所述，弯管技术在长期发展中不断改进，在核电厂领域的应用也愈加广泛。核电厂弯管技术除了能够减少焊缝数量，同时也可以保障核电厂管道工程运行安全，减少了检测工作量，降低了人、财、物的损耗，这对提升核电厂运行效益有着重要意义。弯管加工主要是在车间进行，还要有生产工艺、制度层面的保证，这也是弯管等产品发展的必然趋势。

参考文献

[1]刘加志. 弯管工艺在核电厂管道设计中的应用[J]. 内燃机与配件， 2017（24）：34-35.

[2]赵仲江. 弯管工艺在核电厂的应用研究[J]. 化工管理， 2017（23）：101-103.

[3]段灵利. 关于核电厂管道设计中弯管工艺的应用探析[J]. 科技创新与应用， 2018， 253（33）：120-121.

[4]王磊， 王增琛， 程超， 等. 管道弯管工艺在核电厂的应用分析[J]. 华电技术， 2015， v.37;No.278（09）：105-106.