核电工程工艺系统管道安装异物的源头处理措施

马新朝（中国核电工程有限公司， 北京 100840）

核电工程异物是指“按照设计，在结构及功能上不属于系统或设备内部组成部件、材料或介质的物质，或超过清洁度标准规定的微粒”。这些非正常状态物项将对工艺系统造成很大的损害、危害，会直接导致系统停止运行，甚至造成安全事故，为此，必须明确其分类和来源，严格做好异物防控工作。

1 工艺系统异物分类及来源

1.1 异物分类

设备供货类：制造期间产生的、供货前未彻底清理干净而遗留在设备或管段内的异物，如铸造型砂、焊瘤、焊渣、机加工金属屑、包装材料及其他杂物等；设备制造工艺所形成的衍生物、隐蔽验收过程中形成的各类施工物项等。

施工环境类：因管段或设备未封闭，导致施工作业区环境中物质进入系统或设备内而产生的异物，如灰尘、砂粒、凝结水、雨水以及施工垃圾等。

施工工艺及施工行为衍生类：施工过程中因特定的施工方法或施工工艺而产生的异物，如焊瘤、焊渣、机加工金属屑及施工（加工）余料等；由于施工作业人员不良工作行为习惯而遗留于设备或管段内的物品，如施工工机具、抹布等。

临时措施类：供货时需设置的加固、支撑及转动部件运输固定锁紧等临时部件未清除而产生的异物，如施工期间因施工工艺需要设置的固定、支撑、防护以及焊接氩气室等临时装置。

设备部件类：由于加工装配不良引起的设备内部部件、零件松动或脱落而形成的异物。

材料腐蚀类：由于制造、运输、贮存及安装等环节防腐蚀措施不良而引起管段或设备材料内表面的氧化腐蚀产生的异物。

1.2 异物来源

土建施工混凝土残渣、钢筋头、方木等模板支撑附件及脚手架遗留物等；焊接坡口组未去除所用卡板、点固棒，坡口、焊缝层间和表面成型打磨的磨屑；焊条或焊丝头回收及使用方向管控不到位、丢失或遗留；施工时未发现螺母、垫片及螺栓掉落；未对管道、阀门及设备接管嘴的对接口及时封口引起工程安装相关物项进入管道、设备及阀门内（主要异物有施工时的工器具、工艺辅助材料等）、检修或调试过程中相应的封口控制不及时产生的异物等。

未建立施工清洁区或清洁区管控不善所造成的环境影响：未及时清理，造成相应异物进入工艺系统，如灰尘、积灰、清洁过程中的各类垃圾等。

工艺施工方法造成的异物：隐蔽工程质量问题，如油漆涂层质量问题及衍生物，特种工艺如气体保护焊采用水溶纸为保护室等材料而形成的异物、清洁度控制不良而形成的异物、酸洗钝化工艺不合格对产品造成的伤害、钝化及清洁擦洗等后续处理物；除锈施工工艺造成的金属异物（如某核电工程常规岛4号机组LP1内缸现场检查发现的金属异物为内壁抛丸除锈后未清理干净的金属球）等。

成品保护不及时或不当或人因失误（主要是遗忘、粗心造成的失误等人为因素造成的缺陷）造成施工过程中各类异物进入管道工艺系统。

2 处理措施

施工全过程异物控制须树立“预防为主”的思想，建立防异物及清洁区管理制度和工作程序，严格执行制度、程序要求，通过检查、防护、封堵及清理等方式防止异物进入设备或系统。对已进入工艺系统的异物要按照工艺施工特点实施源头异物全过程控制，采用分技术管控、质量控制及成品保护等方式来清除。预防异物必须从施工环境、成品防护、敞口封闭、施工人员行为、施工临时措施及施工衍生异物等方面进行严格控制，并采取监督、检查等管理手段，保证施工期间尽可能减少异物进入设备或系统。

系统移交调试前，须通过清洁、吹扫及冲洗的方式对系统或设备内部进行清洁，保证清洁度合格。对冲洗完成后的管线进行焊口恢复、保留项清除及设计变更执行等作业时，组对前应使用内窥镜检查内部清洁度，进行清洁安装，对于无法实施清洁安装的管线，必须进行登记和报告，并实施回路冲洗或循环冲洗，确保系统最终清洁无异物。

2.1 技术措施

采用先进的焊接工艺、新技术、新流程进行清洁安装，如，采用MAG、热丝TIG焊，TIG焊及配套的惰性气体保护焊或自动焊，减少焊渣、减少焊接缺陷和衍生物；采用内窥镜机器人检查验收管道设备的内部清洁度。

优化施工工艺，如TIG焊采取邻近阀门抽芯等方式建立氩气室进行焊缝背部保护；应考虑系统工艺介质对施工工艺的禁忌影响，爆破、蒸汽与惰性气体吹扫、气密性试验、水密封试验及水压等液压试验所选试验介质不能对系统正常运行时造成危害和不良影响，应保证系统清洁度，如涉钠管道禁水、仪控系统与气体工艺禁油等影响因素，从而保证涉钠系统、仪控系统等系统处于良好的运行工况。强化工艺纪律，减少水溶纸、透明胶带等易造成异物源的辅助材料，管段组对前应选用人工或机械通过擦拭、去离子水冲洗及无油干燥的压缩空气吹扫等方法对管段内部、管道、管件及其他部件进行离线清洁，确保清洁无异物。

2.2 控制措施

控制工艺系统防异物，就是控制工艺设备、管道及阀门等部件形成的全过程，尤其是控制好设备监造过程及工艺安装调试过程。监造人员或监理方应监督各制造厂在制造加工前预设防异物控制措施，分析异物风险点并优化工艺，尤其应重视结构复杂、易于隐藏异物的设备零部件及其生产装配工艺，降低异物发生和存留的风险。监造人员应监督制造厂严格按照优化后的工艺操作，从源头控制制造阶段的各类异物。

工程现场要预控系统工艺链和质量传递流程，对安装及调试的每一个工序，都要认真梳理和检查其先决条件，控制施工全过程的质量风险及异物来源。分析产生异物的风险源，建立异物源清单，分析操作人员行为、管理缺陷，实现源头消缺，减少异物。

2.2.1 质量控制措施

分析工艺系统异物进入的风险点，尤其是在质量计划及工序执行过程中，在设备、阀门及管段最后一道接口封闭前应设置H点进行封闭前检查，一方面保证焊接前的组对质量、清洁度控制质量，另一方面能检查并及时清除异物，保证系统的清洁。

2.2.2 管理控制措施

建立施工清洁区实行出入管理闭环控制异物，建立工器具使用清单、登记使用人信息，防止使用相应工器具时遗忘、丢失，防止意外事件发生。施工辅助措施的开启及关闭必须形成闭环控制，做到材料、工艺辅助措施、工具发放及回收数量记录一致，安装拆除情况闭环管理，反馈及时。

工作区域实施5S管理，做到整顿、整理、清洁、清扫、养成良好的工作习惯及持续改善，保证施工环境符合工艺安装标准。

2.2.3 成品保护和防人因失误

采取包裹、硬防护等方式，调整施工工序、减少返修与安拆返工，保护好设备接管嘴、阀门接口、转动设备轴系及附件、法兰密封面等关键部位和易损部位，杜绝人因失误，防止异物进入系统。

2.2.4 智能监控措施

充分应用智慧工地的建设成果进行防异物管理：采取永临结合的施工工艺，及时投用现场的施工工艺系统，侧重于对环境的整改，如通风空调系统的投用，改善施工人员的工作环境舒适度，减少异物管理方面的人因失误几率；对工艺管道系统中的关键设备、阀门、关键施工工艺及设施区域进行相应的视频监控及报警设施管理，杜绝违章并及时发现异物问题，以便及时处理。

2.2.5 阶段性评估

从执行程序但未执行彻底、未落实管理要求等角度评估安装清洁度及防异物控制，通过“人员访谈、现场检查、制度执行、程序审查及记录审查”等方法查找事实，总结提炼出对应的薄弱环节，提出改进措施，认真整改，确保防异物、清洁安装工作符合标准及工艺系统进介质的要求。

3 典型异物对工艺系统的影响案例

某核电除氧工艺系统中，在调试给水冲洗过程中发现除氧器内防腐涂料层遇水加热后发生硬化，并附着在除氧器内壁，极难清理，后经调试维护支持人员组织高压水枪清洗后去除了大部分附着物，但仍有部分死角区域无法清除；在机组冷试期间，调试工程师在配制蒸汽发生器保养液工作中发现，除氧器加热以后，介质的TOC（有机碳）和氯离子显著升高：除氧器表面积725 m2，有效容积475 m3，除氧器内部共涂250 kg防锈剂。除氧器满水现场工况计算Cl-、F-和SO4-2和TOC，介质中最多含有Cl-含量27.9 ppm，F-含量5.3 ppm，SO4-2含量7.9 ppm，TOC含量20.5 ppm，而现场检测Cl-最高峰值达到1 134 ppm，防锈剂中的TOC超标，系统报警无法正常运行。QC人员进入除氧器内部检查发现残留主要集中在启动循环泵再循环接管、再沸腾管背侧、启动循环泵出水口、给水出口装置过滤网等不易达或隐蔽位置，这些区域无法彻底清理。

结合单机组调试经验反馈和根本原因分析可知：造成此问题的根本原因是制造厂为保证除氧器内壁不发生锈蚀而涂装了防腐剂，并未说明系统设备调试前应清理该防腐材料，也未说明该防腐材料与系统介质的兼容性，未对运行工况进行相应的规定，当系统进联氨及碱液后，这些防腐剂遇热分解，氯离子超标，系统无法正常运行。系统符合性验收时监理和工程管理人员进入容器内检查该项内容未引起重视、未保持异物的敏感，以至于该状态突破层层屏障形成了调试异物。处理该异物的方案是拆除除氧器内部构件，清洗干净后重新焊接，重新调试以保证系统功能。

专项处理措施：拆除除氧器筒体内的包装盖及所有法兰盖，形成对流空间，做好安全防护措施，拆除所有内部构件，采用角向磨光机打磨去掉防锈涂层，用真空吸尘器清理内部残渣，每个部位打磨完成后，立即用高压水枪冲洗打磨部位、各部件和筒体，通过最低水位排水口将粉尘冲排干净。严格按照除氧器制造工艺进行内部附件的清洁安装，采取TIG焊重新焊接给水出口装置过滤网和启动循环泵出水口滤网等内部构件，直至检验合格。

4 结 论

工程建设的各级单位和管理部门必须高度重视工艺管道系统的防异物管理和监督。制定详尽的防异物管理制度和监督制度，分级管控工艺系统的异物管理，尤其是控制工艺制造链及系统密封前的H点专项检查工作，实施全过程控制。

实施异物来源分析、分析制造工艺缺陷、建安调试全过程分阶段清单式防异物源头预控是做好系统防异物的根本措施；优化管道系统施工工艺方法，清洁安装，确保安装措施、冲洗、试压的工艺方法与介质特性相适应，做好清洁区的闭环管理、成品保护工作，减少异物风险；系统防异物及运行介质装料前必须进行阶段性评估，全面促进系统清洁度提高；通过技术管理体系的正常运转可以有效做好工程管道系统的防异物管理，为系统介质的顺利进料做好先决条件准备。