EPR1750核电机组MSR压力试验程序浅析

EPR1750核电机组MSR压力试验程序浅析

陈钧

陈钧（中国能源建设集团广东火电工程有限公司510730）

摘要：本文以国内首台EPR核电机组立式MSR为例，在国内无相关实例借鉴的前提下，以设计方压力试验参考程序为基础，分析MSR结构特点，在保证压力试验全过程中设备内部套的防锈蚀的前提下，力求压力试验结果精准有效，并形成一套自有可操作性强的现场试压程序。

关键词：EPR核电机组；MSR；压力试验

台山核电EPR1750机组为国内首台三代EPR核能发电机组，其常规岛汽水分离器（以下简称MSR），为新颖的立式结构，且受限于该结构及设备整装尺寸、总重超常规，MSR整体组合及压力试验过程均需要于施工现场完成。

一、概述台山核电常规岛每台机组HM-厂房设计有两台MSR，对称安装于汽轮机高中压缸两侧，呈立式布置，MSR本体现场组装件包括支撑球面轴承、下部壳体、分离器、一级管束、二级管束以及上封头组成，组装后整长22.772米（直径为5.87米），压力试验采取水压试验形式（气压试验检测内部套），MSR腔体内可存水空间为432m3，试验压力21bar。

该MSR压力试验难点包括：1、压力试验精度要求较高；2、试验全过程要求防锈蚀，因此有较高的水质、温度、湿度、氧气含量要求；3、MSR为现场组装，压力试验除检测壳体密封焊缝外，内部套自身密封性能、内部套之间、内部套与各接管接口间的密封性能也需要检测，整体试压流程繁复、逻辑性强。

二、试验策划及实施1、试验流程拟定MSR整个压力试验分为六个步骤：试验准备、壳体充气内部套检漏、壳体排气充氮及注水、壳体试压、壳体排水及充氮、壳体通风干燥。六个步骤按顺序依次核实并执行。

2、压力试验实施鉴于MSR在整个系统中的重要性及设计方ALSTOM的苛刻要求，试验从准备到完成的全过程有专项方案指导，每个步骤均执行三级验收制度，确保试验过程安全无误，试验结果精准有效。

（1）试验准备工作及要点试验准备工作包括内部套准备、壳体准备、注水及试压临时管路连接、介质准备。

内部套准备工作需对一、二级管束人孔进行正式封闭；确保分离器顶部及底部、上下封板及上下内封板检修人孔盖板处于打开状态，以保证内部存水空间畅通；拆除一、二级管束凝结水出口管道膨胀节保护盖板；缓装二级管束上下密封法兰组件中的密封石墨盘根。需要注意的是分离器两侧垂直疏水管顶部的螺塞需拆除，以便壳体注水过程中垂直疏水管内的气体从螺塞处逸出，待压力试验后复装。

壳体准备工作包括，壳体排气充氮接管安装；外侧所有人孔封闭（螺栓紧固力矩按设计正式紧固力矩执行）；相关管口压力试验端盖安装；试验压力表接口安装。壳体排气充氮接管方式如图1所示，在壳体上封头上的N21接口装焊排空管道及阀门（与充氮共用），并用三通联接至N3、N4接管座与蒸汽进口管道之间的环隙顶部处，确保壳体注水时限制在该环隙处的气体可以通过排空管道排出，保证最终压力试验稳压数据的稳定性和准确性，另外在N21排空阀门前需旁支安装一个弹簧式安全阀（标定安全阀的起座压力与试验压力一至），用于防止在进行壳体升压时压力超过试验压力。上封头N20接口连接试验压力表（精度等级1.2）。

试验注水临时管路如图2所示，水源取至SER除盐水，经HM-厂房高位水箱后接临时注水管路至MSR，注水口为MSR底部封头上的N7接口，注水主管路上分支旁路安装试压管路及试压泵出口压力调整管路（辅助壳体泄压），注水方式为高位水箱储水自重力注水。

图2根据设备内部套材质种类分析及考虑对壳体内壁SODOX防护油漆的保护，注入的MSR的水体必须满足：①氯化物最大含量（ppm）1.0，②氟化物最大含量（ppm）0.15，③导电率（μs/cm）20，④电阻率（Ωcm）50000，⑤SiO2最大含量（ppm）0.1，⑥PH值10-10.5。

水质取样以SER注入高位水箱内的水为标本，PH值鉴于SER除盐水源头PH值为7-9，为满足要求需在高位水箱内加入氨水调整PH值至合格。

（2）壳体充气内部套检漏该工序目的是因一、二级管束、冷凝管膨胀节等内部套在组装后无法单独进行压力试验，为了排除各内部套人孔、密封焊缝等内漏的嫌疑而单独进行的间接性气压检查试验。

通过往MSR内注入压缩空气（经上封头N21接口注入），使一、二级管束等内部套与壳体内壁之间的空腔充满压缩空气，观察壳体上外接压力表，当表压至0.1Mpa时停止注入压缩空气，如壳体内的气体压力能保持在该恒定值，则表明壳体内部的气体没有从管束人孔处及其他内部套密封焊缝处渗漏出去；反之，则应从一、二级管束凝结水出口处、蒸汽进口处及压力平衡管道接口处进行查漏，逐一排除并排气处理，在重复充气检查步骤，直至试验合格。

（3）壳体排气充氮及注水壳体内部套充气检漏后，排尽试验空气，使壳体内恢复常压。为最大程度降低管束及分离器的铁素体不锈钢发生氧化锈蚀的几率，壳体注水前利用移动式真空泵抽出壳体内残余空气（残余空气表压显示不大于50mbar）后再注入氮气（氮气表压不大于30kpa）做好注水排氮的准备。

注水通过上述注水临时管路进行，过程应控制注水速率在25m3/h以内，并密切关注水位及排除注水过程中壳体承压焊缝、人孔的渗漏情况，在水位接近满水时，同时打开N21接口上的排空阀及拆除N20接口上两块试验压力表（打开压力表控制阀）进行排氮，排氮充分后复装压力表及关闭排空阀，确保后续升压过程压力显示准确有效。

（4）壳体试压壳体升压应在水的温度接近壳体的温度下进行，壳体升压采用试压泵将常压下的除盐水经过加压后注入壳体，升压率控制在1bar/min。

在壳体升压的过程中，全面排查壳体外部人孔、焊缝以及管束凝结水出口管道渗漏情况，统一标识，统一处理（如有需要排水处理，需按上述步骤重新进行升压准备）。当壳体内压升至试验压力21bar后，继续稳压30分钟，过程中继续排查漏点，确保无渗漏后降压至15.3bar后稳压，全面检查壳体排除可疑漏点后泄压（泄压速率控制在0.5bar/min），做好后续排水补氮准备。（压力试验曲线如图3所示）

图3（1）壳体排水及充氮及壳体通风干燥壳体排水及充氮是注水充氮的逆过程，目的同样是防止空气渗入导致氧化锈蚀。补氮完成后从一、二级管束冷凝管引入热风管（热风温度不高于80度），进行管束升温同时加热壳体内气体，加速残余水汽的蒸发，同时利用移动式真空泵进行气体抽出，达到壳体干燥效果。

当壳体内残余气体表压值为50mbar时可打开人孔，通入冷干风，并进行最终的内部检查及清理，至此整套压力试验程序完成。

三、试验程序总结通过对整个MSR压力试验程序的解析，不难发现，相较于常规压力容器试压，这套试验程序，逻辑性强，可操作性与现场条件相适应，形成的数据较准确，可参考性高。由于EPR机组MSR受限于缺少成熟可借鉴的现场组合及试验经验，为确保整体成品质量的可靠性，在组合和试验过程中都有着苛刻的质量控制要求，尤其是在锈蚀防护方面，在整个试验程序中尤其突出，包括水质要求、充氮保护、空气抽离、加热干燥等都是基于这个方面的考虑。另一方面在压力试验精确度上也通过排空管路内部细化、提高压力表精度等级、双表对比消除误差等措施实现。

四、结束语现台山核电1号机组两台MSR已完成组和及试验工作，整体组合质量良好，压力试验在设计方见证下均一次性通过。三代EPR机组MSR相对于CPR机组或是常规压力容器在安装组合及试验上都有着较大差异，其主要在于结构的调整和质量标准要求的变化。为此从最基本出发，参透设计意图，找准施工切入点，做好质量预控，即使在没有可借鉴安装经验的情况也能摸索出一套自有而适用的技术程序。

参考文献：[1]ALSTOMTS-X-CITG-40639-50-ER-006MSR水压试验参考程序[2]《电力建设施工质量验收及评价规程》第3部分：汽轮发电机组DL_T_5210~3-2009