分析核電廠重要儀表管線振動(dòng)疲勞測(cè)試與治理

于景志 李恒敬 趙岳

中圖分類號(hào)：TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)：A 文章編號(hào)：1674-1145（2019）7-155-01

摘 要 眾所周知，核電廠內(nèi)部設(shè)置著很多的儀表管線，主要用于監(jiān)測(cè)壓力、流量等機(jī)組狀態(tài)信息。其中部分關(guān)鍵性儀表管線的信號(hào)直接關(guān)系著反應(yīng)堆和汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。假如此類重要儀表管線出現(xiàn)斷裂，將導(dǎo)致機(jī)組非計(jì)劃跳機(jī)堆。截止到目前，已有很多電廠出現(xiàn)過這類儀表管振動(dòng)斷裂事故。

關(guān)鍵詞 核電廠 重要儀表管線 振動(dòng)疲勞 測(cè)試 治理

一、處理老化問題要求

對(duì)于設(shè)備老化處理要求，設(shè)備的循環(huán)操作會(huì)對(duì)部件的壽命有影響，這類影響主要來自于機(jī)械磨損。因?yàn)檫@種磨損是沒有辦法避免的，所以除非有確切的數(shù)據(jù)來證明該設(shè)備沒有嚴(yán)重磨損，否則就應(yīng)該在規(guī)定的條件下進(jìn)行次數(shù)運(yùn)行老化，這是根據(jù)安全級(jí)數(shù)字化控制系統(tǒng)設(shè)備老化定理來處理一些設(shè)備老化的問題。但是，當(dāng)安全級(jí)數(shù)字化設(shè)備處于相對(duì)平穩(wěn)的環(huán)境中時(shí)，就不存在明顯的老化，也不用確定設(shè)備的壽命，正因?yàn)檫@樣，這類設(shè)備就不用進(jìn)行老化實(shí)驗(yàn)了，當(dāng)設(shè)備所處的地區(qū)累積輻射量不會(huì)太高，就可以不考慮輻射老化問題，也可以不進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。

二、環(huán)境要求

對(duì)于核安全DCS的環(huán)境要求，RCC-E規(guī)范里的環(huán)境要求十分嚴(yán)格，在我國(guó)，最先符合該規(guī)范要求的比如說像M310堆型的核電廠就是一個(gè)很好的例子。但是，不同的核電廠對(duì)環(huán)境的要求也不盡相同，比較典型的像國(guó)內(nèi)AP1000堆型的核電廠對(duì)環(huán)境的要求就是：首先就要滿足NUREG-0800認(rèn)可的環(huán)境要求，再根據(jù)不同情況遵從別的規(guī)范。就目前的實(shí)際鑒定結(jié)果而言，國(guó)內(nèi)并沒有一個(gè)統(tǒng)一的核電標(biāo)準(zhǔn)要遵循的環(huán)境要求，大都是走一步看一步，所以也可以這樣認(rèn)為，核安全級(jí)DCS設(shè)備的鑒定要滿足RCC-E中所規(guī)定的環(huán)境條件，還應(yīng)該符合國(guó)內(nèi)具體核電廠地址的一些要求。

三、理化性能檢測(cè)

對(duì)于核級(jí)儀表管的理化性能檢測(cè)，首先需按照爐批號(hào)、同一規(guī)格、同一制造工藝不同公稱外徑及壁厚做出數(shù)量約定，方便進(jìn)行取樣。核級(jí)儀表管理化檢測(cè)項(xiàng)目一般包括化學(xué)成分、力學(xué)性能（含高溫拉伸），工藝性能、晶間腐蝕及洛氏硬度等，對(duì)于316L不銹鋼，化學(xué)成分中還需控制Co、B含量，以保證其相關(guān)工藝性能。對(duì)于壁厚小于2mm的核級(jí)儀表管，無法直接檢測(cè)其洛氏硬度，根據(jù)檢驗(yàn)設(shè)備的不同，一般采用表面洛氏硬度HR 15T或維氏硬度HV檢測(cè)后換算成洛氏硬度的方法。核級(jí)儀表管的硬度是其重要的檢測(cè)指標(biāo)，是儀表管與卡套接頭匹配的重要技術(shù)參數(shù)，儀表管的硬度一般為不超過85HRB為宜。

四、儀表管支撐的設(shè)置

應(yīng)用于安全級(jí)儀表管線的支撐需具有抗震性能，抗震I類的支撐件需固定在抗震I類的構(gòu)筑物或其他抗震I類的支撐件上。依照儀表管支撐的應(yīng)用場(chǎng)合可分為固定點(diǎn)支撐或滑動(dòng)點(diǎn)支撐。固定點(diǎn)支撐能夠預(yù)防儀表管的運(yùn)動(dòng)，滑動(dòng)點(diǎn)支撐只對(duì)儀表管起到導(dǎo)向作用，儀表管能夠在固定范圍內(nèi)自由活動(dòng)，以減少附近設(shè)備振動(dòng)和地震狀況下導(dǎo)致的儀表管道位移，確保其性能。

五、以事故及事故后環(huán)境條件為依據(jù)

核安全級(jí)數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)一般安置在通風(fēng)的設(shè)備間，可以說系統(tǒng)是在較溫和的環(huán)境下運(yùn)行的，而如果發(fā)生了一些不可抗拒的事件，比如地震運(yùn)動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致溫和環(huán)境下設(shè)備在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事件中工作效率失效，所以對(duì)于事故和事故后的環(huán)境條件，核安全級(jí)數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)必須要考慮一些不可抗拒的事件發(fā)生的情況，盡量避免或減少設(shè)備因?yàn)榈卣鸹蛘咂渌菣C(jī)械運(yùn)動(dòng)而發(fā)生損毀。

六、設(shè)備安裝要求

在安裝核安全級(jí)DCS設(shè)備的時(shí)候，一般情況下要運(yùn)用模擬預(yù)期時(shí)的安裝方法和調(diào)定的位置來安裝，這樣有利于提高安裝效率。任何的安裝，都具有很嚴(yán)格的要求，都應(yīng)該根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的具體規(guī)定來進(jìn)行，如果沒有實(shí)驗(yàn)報(bào)告的支持，沒有按照實(shí)驗(yàn)方式來進(jìn)行安裝，那么設(shè)備的性能可能會(huì)因?yàn)橛昧瞬煌呐渲枚兴档?，這樣就離原有的目標(biāo)漸行漸遠(yuǎn)。

七、振動(dòng)治理改進(jìn)措施

儀表管線壓力測(cè)量管線而且管徑不大，管內(nèi)流體流速相對(duì)較慢，排除內(nèi)部流體激振致使管線振動(dòng)的可能性；依照當(dāng)場(chǎng)場(chǎng)觀測(cè)結(jié)果，也排除生根于混凝土墻壁支架導(dǎo)致振動(dòng)的可能性，進(jìn)而明確振動(dòng)全部因母管導(dǎo)致的。也就是高速蒸汽流體致使母管出現(xiàn)高頻管壁振動(dòng)，而導(dǎo)儀表管線振動(dòng)劇烈?？紤]到對(duì)接焊焊縫導(dǎo)致的應(yīng)力集中系數(shù)比較小，因此擬定減振策略如下：轉(zhuǎn)接頭變更為錐形，上游部分外徑21.3mm、壁厚6.5mm，下游外徑9.6mm、壁厚1.65mm，中間部位圓滑過渡；插套焊變?yōu)閷?duì)接焊。

八、結(jié)語

經(jīng)過振動(dòng)特性測(cè)試，獲取了振源的重要振動(dòng)頻率，確定了振動(dòng)類型屬于高速流體致使的管壁振動(dòng)模態(tài)，獲得了儀表管振動(dòng)的根本原因，明確了后續(xù)擬定減振策略的方向。

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