ASME规范案例在某核电项目中的应用

刘元林， 吴崇志， 付深庆， 李明凯

（1.国核工程有限公司，上海200233；2.上海核工程研究设计院有限公司，上海200233）

0 引 言

某核电项目的核岛由某国外公司设计，其工艺系统部件的设计基础为ASME规范。其中核级部件遵循ASME锅炉及压力容器规范（ASME BPVC）第III卷[1]进行设计，非核级部件遵循ASME B31.1等规范进行设计。在核岛部件的设计和建造过程中，除了应用ASME规范外，特定情况下还会应用ASME规范案例，本文将对ASME规范案例的形式、使用条件，以及在某核电项目建设过程中的具体应用等进行描述。

1 ASME规范案例的形式

ASME BPVC是目前世界上公认的应用范围最为广泛、内容最为详尽的一部关于锅炉及压力容器的规范。在核电领域中，ASME BPVC的第Ⅲ卷在世界上有较高的权威，法国的RCC-M规范和德国的KTA规范也直接收录了其主要方面，再加上各自国家的实践而制定。2013年之前，包括ASME BPVC在内的ASME规范均分为4个层次，即规范（Code）、规范案例（Code Case）、条款解释（Interpretation）及规范增补（Addenda），2013年之后不再发布规范增补。

ASME规范案例是作为ASME规范现有条款的替代或补充，或表述为对已存在规范规则的变通或增加。ASME的相关委员会定期召开会议研究对规范的补充和修改的建议，指定ASME规范案例，阐明现行规范要求的意图，当有迫切需要时，则提供现行规范未覆盖的材料或建造的规则。ASME规范案例的最主要的应用有以下三种情形：1）允许已批准的根据紧急需求作出的规范修订的早期实施；2）允许新材料用于规范建造中；3）在新材料和替代条款直接收入规范以前积累使用经验。

ASME规范案例的条款采用问答的形式，包含“询问”和“答复”2个部分。在2005年之前ASME规范案例是具有有效期限的，一般为3 a，到期后需再次确认以延长有效期限。自2005年3月以后，ASME规范案例取消了有效期限，如果某一份ASME规范案例没有被纳入到ASME规范的相关卷册中，则该ASME规范案例将会一直被视为有效，直到被取代或取消，同时ASME的相关委员会也会定期就ASME规范案例是否应该纳入到ASME规范中进行审查。

以新材料的ASME规范案例来举例：对于部分新材料，在ASME规范案例发布3 a之后如果被纳入到ASME规范中，则该ASME规范案例将会被撤销；但如果仅仅是被纳入到ASME BPVC第II卷A篇或B篇里的材料标准之中，而关于该新材料的最大许用应力值、有关P-No.号和热处理等的使用规定尚未完整地列入第II卷D篇及规范的其他卷中，则该ASME规范案例仍需保留。此外，有一些ASME规范案例已经发布了数年，但至今仍未纳入到ASME规范之中。

每一个ASME规范案例都有一个案例号，案例的生效日期为案例所示的批准日期。有的案例会以“-”在案例号后面连接后缀数字，表示该案例被修订的次数。以某管道技术要求引用的ASME规范案例2142-2为例，在ASME规范案例中，会注明其批准日期2003年8月7日，案例编号2142-2中“-”后面的后缀2表示该ASME规范案例经过第2次修订。

2 ASME规范案例的使用条件

ASME规范案例的使用是可选择的、非强制性的，但是一旦选择使用了某一ASME规范案例，则该ASME规范案例的所有部分是强制性的。这也就意味着使用ASME规范案例时，其强制性程度是与相应的ASME规范正文的要求是相同的，并且ASME规范案例的编号应列入到相关设备制造厂的数据报告表中。但同时也要注意，并不是所有的管辖部门和业主都能在主观上接受ASME规范案例。

对按照ASME规范设计的某核电项目核岛系统、部件来讲[2]，如果某一个ASME BPVC第III卷的规范案例需要在工程实体上应用，需要满足2个条件：首先，需要得到NRC的认可，即该ASME规范案例应被列入NRC发布的RG1.084“ASME第III卷设计、制造和材料规范案例可接受性”当中；其次，需要由设计方选用该ASME规范案例，并将其列入设计文件当中。此外，作为在国内实施的某核电项目首堆工程来讲，ASME规范案例的应用，还需预先列入PSAR和FSAR当中并得到NNSA的认可。

3 ASME规范案例的应用

ASME规范案例在某核电项目的建造过程中有多处应用，包括设计环节的材料选型、安装过程的焊接工艺等，以下举例说明。

3.1 ASME规范案例N655的应用

ASME规范案例N655涉及到SA-738 Grade B材料被允许用于核电项目钢制安全壳的制作。

按照ASME BPVC第Ⅲ卷NE分卷1998版和2001版，SA-738 Grade A和SA-738 Grade C属于可用于安全壳容器碳钢板，但不包括SA-738 Grade B。根据2002年2月25日发布的ASME规范案例N655，“Use of SA-738，Grade B，for Metal Containment Vessels，Class MC，Section Ⅲ，Division 1”，允许将SA-738 Grade B作为钢制安全壳容器的材料。同年发布的ASME BPVC第Ⅲ卷2001版-2002增补中，也增加了SA-738 Grade B作为钢制安全壳容器的材料[2-3]。某核电项目钢制安全壳的设计，即是依据N655和ASME BPVC 第Ⅲ卷2001版-2002增补，使用SA-738 Grade B进行钢制安全壳容器的制作。

3.2 ASME规范案例2418的应用

ASME规范案例2418涉及到双相不锈钢S32101的使用，该材料用于某核电项目核岛包括安全壳冷却水箱、燃料运输通道、乏燃料运输容器装料池、乏燃料池、安全壳内换料水池等[4-5]与含硼水接触的湿面区域。S32101是2002年由芬兰Outokumpu公司开发的一种经济型双相不锈钢，具有低镍和氮强化的特点，其奥氏体相和铁素体相各为50%左右。相比于广泛应用的304L、316L等奥氏体不锈钢，S32101在提供等效耐腐蚀性能的同时提高了机械强度，且具有良好的焊接性能。2003年ASME发布了规范案例2418，允许在ASME BPVC第VIII卷第1册压力容器建造中使用S32101材料；2004年，ASTM将S32101纳入ASTM A240；2007年ASME又将S32101收录到ASME BPVC第II卷中；2013年升版的ASME BPVC第IX卷也对S32101进行分组为P No.H10-1。

3.3 ASME规范案例N-71-18的应用

某核电项目核岛中，稳压器等多个主设备的支撑结构采用了ASTM A588 Grade B材料。该材料是一种抗大气腐蚀的高强度低合金钢，俗称为耐候钢，在ASME BPVC第IX卷中其分组为P No.3-1。在施工过程中，建安承包商对A588 Grade B的焊接采用了SMAW工艺，选用了E7018焊条，焊前预热温度为10 ℃，焊后热处理温度为620～635 ℃。

然而在建造过程中，由于设计变更，需要对已经完成施工的稳压器支撑增加补强板进行焊接加固。因为此时支撑结构已承重，所以原有的焊后热处理工艺无法在现场条件下实施。在此情况下，调用ASME规范案例N-71-18可以解决这一施工难题。根据ASME规范案例N-71-18，当A588 Grade B材料的厚度不大于102 mm时，采用满足H4级别的低氢焊条，厚度为38 mm以下、预热温度为93℃或厚度为38 mm以上、预热温度为121 ℃，且在最低服役温度下的冲击试验横向膨胀量满足一定要求，即可免除焊后热处理。建安承包商按照该ASME规范案例的要求完成了A588 Grade B的焊接工艺评定，在现场的施工过程中实施了免除焊后热处理的焊接工艺。

4 结 论

在某核电项目首堆工程技术引进、消化、吸收和再创新的过程中，对于ASME规范及ASME规范案例，相关技术人员经历了一个从了解、熟悉到熟练应用的过程。从实践过程中来看，对于ASME规范案例的应用，往往面对的是创新过程中的新材料和新工艺的使用。应用好ASME规范案例，能够起到简化工艺、降低成本的作用，对提升核电项目建造阶段的经济性有积极意义，能够为后续核电项目的设计、建造提供有益的借鉴。