AP1000機械模塊管道保溫及施工問題的討論

梁新軍劉紅陽白理鋒孫靈飛（.山東核電設(shè)備制造有限公司，山東 海陽 658；.國核工程有限公司，上海 0033）

AP1000機械模塊管道保溫及施工問題的討論

梁新軍1劉紅陽2白理鋒1孫靈飛1
（1.山東核電設(shè)備制造有限公司，山東 海陽 265118；2.國核工程有限公司，上海 200233）

摘 要：機械模塊是AP1000核電站的重要組成部分，可預制成一個單元并便于作為整體放置在核電站區(qū)域中。機械模塊管道保溫及現(xiàn)場施工遇到的問題，可以為后續(xù)設(shè)計及施工提供參考及經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：AP1000；機械模塊；管道；保溫

1 前言

AP1000是美國西屋公司設(shè)計開發(fā)的第三代核電技術(shù)，是世界上具有代表性的六種第三代核電技術(shù)堆型之一。AP1000核電站采用模塊化的設(shè)計及建造技術(shù)，在模塊化設(shè)計的基礎(chǔ)上，利用“工廠預制、現(xiàn)場組裝”的施工方式進行核電站的建造。AP1000模塊化的設(shè)計及施工在中國是首次應(yīng)用，在制造、建設(shè)過程中需不斷總結(jié)經(jīng)驗，并進行經(jīng)驗反饋，才能達到“引進、消化、吸收”的目的，實現(xiàn)我國第三代核電的自主化。

AP1000模塊分為機械模塊和結(jié)構(gòu)模塊。機械模塊是管道、設(shè)備、閥門、儀表、風管、電纜橋架、管道支架、鋼結(jié)構(gòu)等的組合體。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計及運行要求，部分機械模塊內(nèi)的管道需要進行保溫處理。本文主要就機械模塊的管道保溫及現(xiàn)場施工過程中的問題進行敘述，以達到經(jīng)驗反饋的目的，為后續(xù)項目的設(shè)計及制造提供參考。

2 機械模塊管道保溫概述

2.1 機械模塊管道保溫的目的

按機械模塊管道保溫的功能要求，對管道進行保溫的目的主要分為防冷凝保溫、隔熱保溫、人員防護保溫、防凍保溫等。

（1）防冷凝保溫：用于介質(zhì)溫度低于環(huán)境露點溫度的管道保溫。對管道進行防冷凝保溫，可以減少介質(zhì)從周圍環(huán)境吸熱，防止水汽在管道表面凝結(jié)；減少輸送過程中介質(zhì)的溫升，以利于系統(tǒng)的良好運行。

（2）隔熱保溫：用于介質(zhì)溫度高于環(huán)境溫度的管道保溫。對管道進行隔熱保溫，可以防止介質(zhì)熱量散失到周圍空氣中，限制管道表面的熱量流失；降低熱能損耗，滿足工藝設(shè)計要求。

（3）人員防護保溫：用于表面溫度高于60°C的管道保溫。對管道進行人員防護保溫，可以防止人員接觸高溫管道造成燙傷等。

（4）防凍保溫：用于防止介質(zhì)結(jié)冰的管道保溫，其保溫系統(tǒng)內(nèi)裝有電伴熱裝置。對管道進行防凍保溫，可以防止管道內(nèi)介質(zhì)結(jié)冰造成的系統(tǒng)運行故障等。

2.2 機械模塊管道保溫的組成

機械模塊的管道保溫主要由保溫層、防潮層、保護層等組成。

（1）保溫層是管道保溫結(jié)構(gòu)的主體部分，是對維護管道內(nèi)介質(zhì)溫度穩(wěn)定起主要作用的絕熱材料及其制品。根據(jù)機械模塊管道的保溫目的及管道的核安全級別等，保溫層材料分別采用玻璃棉管殼、硅酸鈣管殼、泡沫玻璃管殼、珍珠巖棉管殼、礦物棉管殼、金屬反射式保溫管殼等。

（2）防潮層位于保溫層外，用于防止空氣中的水氣進入保溫層使其變軟、腐爛等，保證保溫層的完整性。防潮層材料采用是瀝青橡膠及聚乙烯薄膜組合的形式。

（3）保護層是機械模塊管道保溫結(jié)構(gòu)的最外一層，可以保護保溫層及防潮層，阻擋環(huán)境及外力對保溫層的影響，延長保溫系統(tǒng)的使用壽命。安全殼外機械模塊管道保溫的保護層材料可以使用不銹鋼薄板或鋁板，安全殼內(nèi)的管道保溫的保護層材料必須使用不銹鋼薄板。

3 機械模塊管道保溫現(xiàn)場施工

AP1000技術(shù)采用簡化型的設(shè)計理念，與其他核電站相比系統(tǒng)簡化、設(shè)備明顯減少，有利于降低建造和運行維護成本。按AP1000技術(shù)的設(shè)計理念，機械模塊的管道保溫工作是在工廠內(nèi)進行的，需要在管道的壓力試驗完成并檢驗合格后進行。但由于設(shè)計滯后及物項到貨不及時等原因，目前機械模塊的管道保溫工作全部在核電站現(xiàn)場、在機械模塊就位后進行。此時簡化型設(shè)計導致的部分機械模塊內(nèi)管道、設(shè)備過于緊湊的問題凸顯，給管道保溫的現(xiàn)場施工帶來困難。管道保溫系統(tǒng)需要能連續(xù)使用60年，這是基于定期檢修的基礎(chǔ)之上，簡化型的設(shè)計也未給現(xiàn)場的定期檢修留下足夠空間。

以機械模塊的R模塊為例，由于模塊已經(jīng)就位于房間的頂部，對其進行管道保溫施工需搭設(shè)腳手架進行。R模塊管道保溫的目的為防冷凝保溫，按設(shè)計要求，其管道支架亦需要保溫。模塊內(nèi)需要保溫的4條水平管道A、B、C、D并行排列。管道公稱直徑均為2”，保溫厚度為2”，管道保溫層材料采用玻璃棉管殼，管道支架保溫層材料采用玻璃棉，管道及管道支架保護層采用不銹鋼薄板制造。由于采購的玻璃棉管殼及玻璃棉板自帶防潮層，因此保溫過程中不需另外安裝防潮層。

R模塊保溫前4條管道間各約有170mm的間隙，管道與下部方鋼的間隙約為102mm，管道與上部槽鋼的間隙約為131mm，槽鋼上已鋪設(shè)電纜橋架。經(jīng)計算及現(xiàn)場施工測量，將玻璃棉管殼安裝在管道外壁后，各管道間的間隙約為68mm，管道與下部方鋼的間隙約為51mm，管道與上部槽鋼之間的間隙約為80mm。此時安裝金屬保護層的施工空間已經(jīng)不足，尤其是中間的B、C兩條管道，施工人員無法從管道的上、下部進行保護層的施工。最終現(xiàn)場施工人員在做好個人安全防護的情況下站在腳手架上先從A、D兩條管道外側(cè)安裝B、C管道的保護層，然后安裝A、D兩條管道的保護層。

按AP1000設(shè)計技術(shù)要求，R模塊的管道支架的保溫層外需安裝不可拆卸的金屬保護盒，金屬保護盒采用搭接的方式安裝。金屬保溫盒是在車間將不銹鋼板壓制成型后現(xiàn)場搭接完成的，但R模塊的管道支架在安裝玻璃棉后已沒用足夠空間直接安裝車間預制成形的金屬保溫盒。在將玻璃棉包裹在管道支架后，保溫層離下方管道距離只有約40mm，而金屬保溫盒高約200mm，無法直接從管道下部安裝，管道上方也已安裝電纜橋架，無法從管道上部安裝。在采取多種方法無果的情況下，經(jīng)與設(shè)計方溝通，最終采用鉚接的方式連接金屬保護層，金屬保護層間縫隙采用專用膠粘接。

結(jié)語

從R模塊管道及管道支架保溫的施工過程來看，在機械模塊就位于核電站后進行管道保溫工作增加了施工難度及勞動成本。AP1000機械模塊管道保溫工作是按車間模塊化施工設(shè)計的，未考慮現(xiàn)場管道保溫時施工空間問題，給現(xiàn)場管道保溫工作帶來了不便，且留下管道保溫系統(tǒng)定期檢修施工困難的隱患。后續(xù)機械模塊的設(shè)計需考慮管道密集程度、施工邏輯順序、現(xiàn)場施工空間、管道保溫系統(tǒng)定期檢修等問題，以便現(xiàn)場施工。

參考文獻

[1]林誠格，等.非能動安全先進壓水堆核電技術(shù)[M].北京：原子能出版社，2010. [2]李玨.低溫管道的保冷設(shè)計[J].石油化工設(shè)計，2009，26（01）.

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