吳崇志，朱瑞峰

(國(guó)核工程有限公司，上?！?00233)

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制造安裝

AP1000鋼制安全殼壓力邊界建造要求的系統(tǒng)性分析

吳崇志，朱瑞峰

(國(guó)核工程有限公司，上海200233)

摘要：對(duì)基于ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范第Ⅲ卷第1冊(cè)NE分卷的AP1000鋼制安全殼壓力邊界的建造要求進(jìn)行了系統(tǒng)性分析。鋼制安全殼壓力邊界功能的實(shí)現(xiàn)基于以下過程：安全殼容器及部件的分級(jí)和壓力邊界的設(shè)定；對(duì)母材、焊材與焊接工藝進(jìn)行試驗(yàn)；對(duì)接頭設(shè)計(jì)與無(wú)損檢測(cè)提出具體要求；以壓力試驗(yàn)等對(duì)結(jié)構(gòu)完整性和密封性進(jìn)行驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：AP1000；鋼制安全殼；壓力邊界；建造；系統(tǒng)性分析

0引言

縱深防御是壓水堆核電站安全概念的重要組成部分，其最重要的方面之一是利用核電廠的三道實(shí)體屏障防止放射性向環(huán)境釋放，以保護(hù)公眾的安全，這三道屏障可表述為燃料包殼、反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力邊界和安全殼壓力邊界。

AP1000先進(jìn)非能動(dòng)壓水堆核電站安全殼壓力邊界的功能由安全殼系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。作為非能動(dòng)專設(shè)安全系統(tǒng)的一部分，AP1000安全殼系統(tǒng)主要由鋼制安全殼容器及其貫穿件組成，此外，蒸汽發(fā)生器的二次側(cè)殼體及其安全殼內(nèi)二次側(cè)管路因在安全殼內(nèi)部形成屏障，也被視為安全殼邊界的一部分[1]。

AP1000鋼制安全殼按照ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范第Ⅲ卷第1冊(cè)NE分卷(以下簡(jiǎn)稱ASME Ⅲ-NE)設(shè)計(jì)，該規(guī)范為其建造制定了一整套完整和系統(tǒng)的規(guī)則。本文按照ASME Ⅲ-NE2007版2008補(bǔ)遺[2]對(duì)相關(guān)規(guī)則進(jìn)行系統(tǒng)分析和重點(diǎn)論述，為具體的建造過程提供明確指導(dǎo)。

1安全殼容器及組件

AP1000鋼制安全殼容器為直立的圓柱形容器，帶有橢球形的上封頭和下封頭，由加工成形的SA-738 Gr.B鋼板拼接焊制而成，屬于ASME Ⅲ-NE定義的MC級(jí)部件。與安全殼容器連接的附件包括剪力釘、附件板、筒體加強(qiáng)件和貫穿件補(bǔ)強(qiáng)板，如圖1所示。

(a)　安全殼容器

(b)　各類附件

剪力釘密排布置于下封頭外側(cè)，用于連接安全殼與其下方提供基礎(chǔ)支撐的混凝土。附件板分別布置于安全殼的內(nèi)壁或外壁上，用于各類系統(tǒng)支架生根。加強(qiáng)件包括內(nèi)加強(qiáng)圈和外加強(qiáng)圈，用于支撐環(huán)吊的環(huán)吊梁因同樣發(fā)揮筒體加強(qiáng)的作用，也被作為加強(qiáng)件。

安全殼的貫穿件包括設(shè)備閘門、人員閘門、機(jī)械貫穿件和電氣貫穿件。其中，設(shè)備閘門和人員閘門用作安全殼內(nèi)外小型設(shè)備、材料和人員等出入的通道；機(jī)械貫穿件和電氣貫穿件為管道、機(jī)械設(shè)備或電氣連接件穿過安全殼提供通道。貫穿件或直接與安全殼容器焊接，或通過插入式補(bǔ)強(qiáng)板與安全殼容器焊接。插入式補(bǔ)強(qiáng)板屬于安全殼容器的附件。

以上提及的4類安全殼附件，可根據(jù)NE-1132.1以是否具有承壓功能或結(jié)構(gòu)性進(jìn)行分類，其中剪力釘和附件板屬于不具有承壓功能的非結(jié)構(gòu)附件，而加強(qiáng)件和插入式補(bǔ)強(qiáng)板屬于具有承壓功能的結(jié)構(gòu)性附件。

2部件分級(jí)與壓力邊界

根據(jù)NE-1120，NE-1130和NE-1131，鋼制安全殼的設(shè)計(jì)方應(yīng)通過設(shè)計(jì)要求，明確與安全殼容器相連接部件的級(jí)別以及安全殼容器的邊界。

對(duì)于非結(jié)構(gòu)性附件，如剪力釘，其并非MC級(jí)部件。根據(jù)NE-1132.2(e)，非結(jié)構(gòu)性附件與安全殼容器之間的連接焊縫屬于附件的一部分，因此剪力釘與安全殼容器之間的焊縫屬于非承壓焊縫。

按照NE-1132.2(b)，對(duì)于有承壓功能的附件、焊縫等應(yīng)認(rèn)為其是安全殼容器的一部分，則加強(qiáng)件、插入式補(bǔ)強(qiáng)板與安全殼容器同為MC級(jí)，這些部件之間的焊縫也同為MC級(jí)的承壓焊縫。

根據(jù)是否采用補(bǔ)強(qiáng)板，貫穿件可分為兩類。對(duì)于開孔直徑不大于64 mm的貫穿件，根據(jù)NE-3332.1，不必進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，貫穿件套筒直接與殼體連接，此情況下貫穿件套筒的級(jí)別應(yīng)通過設(shè)計(jì)功能來定義是否為MC級(jí)。如部分貫穿件套筒作為核2級(jí)管道的一部分，則此套筒應(yīng)按管道的級(jí)別來定義，按ASME Ⅲ-NC的要求制造。采用補(bǔ)強(qiáng)板的貫穿件，可分為單獨(dú)補(bǔ)強(qiáng)或聯(lián)合補(bǔ)強(qiáng)，與貫穿件套筒相連接的又可以是MC級(jí)的保護(hù)管、延長(zhǎng)管，或核2級(jí)的工藝管、封頭管等，這些套筒與管道之間的焊縫視具體情況定義為MC級(jí)[3]或相應(yīng)的核2級(jí)。

部分貫穿件包含多個(gè)組件，有的組件往往只有一部分屬于安全殼的承壓邊界，如圖2中的電氣貫穿件筒體。對(duì)于這類組件，可以根據(jù)ASME NCA-2134(d)將組件整體定義為MC級(jí)[3]，按照ASME Ⅲ-NE的規(guī)則進(jìn)行制造。

圖2　電氣貫穿件組件壓力邊界示意

此外，在安全殼的設(shè)計(jì)中，有少量貫穿件留作備用，其套筒通過與對(duì)焊法蘭焊接進(jìn)行密封。這些法蘭組件及連接螺柱，也屬于MC級(jí)承壓部件。

承壓部件與非承壓附件的材料選擇要求不同。承壓部件材料的選擇應(yīng)符合NE-2120的要求，并列于表NE-2121(a)-1或表NE-2121(a)-2(適用于螺栓)中，且符合ASME-Ⅱ D篇[4]的相關(guān)要求，以及符合ASME Ⅲ-NE對(duì)材料制品型式的所有特殊要求。承壓焊縫的焊接工藝評(píng)定，按照NE-4300的要求進(jìn)行。

對(duì)于非承壓附件，按照NE-4431，其選材需滿足NE-2190非承壓材料的要求，并根據(jù)是否具有結(jié)構(gòu)功能分為兩種情形：(1)如具有結(jié)構(gòu)功能，材料應(yīng)符合NF-2000的要求；(2)對(duì)于距離安全殼容器承壓部位不超過2倍壁厚距離的非結(jié)構(gòu)附件，當(dāng)滿足NE-4430的條件時(shí)，則不需符合NE-2000或NF-2000。對(duì)于剪力釘和附件板，就屬于第2種情形。對(duì)于剪力釘和附件板的焊接，根據(jù)NE-1132.2(e)，非結(jié)構(gòu)性附件距離部件承壓部位不超過2倍壁厚距離的第一道連接焊縫，只要符合NE-4430對(duì)于附件焊接的要求即可。因此，剪力釘與安全殼容器之間的螺柱焊或手工電弧焊，附件板與安全殼容器之間的角焊縫，均應(yīng)按照NE-4430條款下的NE-4435進(jìn)行。

3母材試驗(yàn)、焊材試驗(yàn)和焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)

ASME Ⅲ-NE要求對(duì)承壓材料需進(jìn)行母材、焊材和焊接工藝評(píng)定三項(xiàng)試驗(yàn)。

對(duì)于母材，如安全殼容器采用SA-738 Gr.B材料，應(yīng)按照ASME Ⅱ[5]的要求及NE-2120的附加要求供貨，并按照NE-2200的要求進(jìn)行拉伸、沖擊等試驗(yàn)。根據(jù)NE-4213，當(dāng)用于試驗(yàn)的母材未進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用板材所經(jīng)受的熱成形工藝和熱處理制度時(shí)，還應(yīng)選取實(shí)際應(yīng)用板材進(jìn)行成形工藝評(píng)定以驗(yàn)證其沖擊韌性。這就要求成形前的板材需要具有足夠的沖擊性能，以補(bǔ)償成形工藝所引起的沖擊性能損失。

對(duì)于焊接材料，如可用于SA-738 Gr.B焊接的E9018-G-H4焊條，需焊制熔敷金屬試件在焊后或焊后熱處理狀態(tài)或兩種狀態(tài)下(視產(chǎn)品焊縫是否需要進(jìn)行焊后熱處理而定)按SFA 5.5和NE-2400的要求，對(duì)每批次進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)、化學(xué)成分分析等各項(xiàng)試驗(yàn)。

以母材和焊材性能試驗(yàn)為前提[6]，再按照ASME Ⅸ[7]和ASME Ⅲ-NE的要求進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，對(duì)焊接接頭的性能進(jìn)行驗(yàn)證。三項(xiàng)試驗(yàn)的關(guān)系如圖3所示。

圖3　三項(xiàng)性能試驗(yàn)的關(guān)系

在建造過程中，焊接工藝將按照焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)確定的焊接工藝規(guī)程實(shí)施，并且為進(jìn)一步確認(rèn)焊接工藝參數(shù)的合理性，實(shí)踐中設(shè)計(jì)往往再增加一項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品見證件的焊接試驗(yàn)要求，按照與焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)相同的要求對(duì)試板取樣進(jìn)行沖擊韌性試驗(yàn)，以此對(duì)現(xiàn)場(chǎng)焊接接頭質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證。

前述三項(xiàng)試驗(yàn)中，需特別注意的是對(duì)熱處理和沖擊韌性的要求。

3.1　焊后熱處理

為建造的便利，ASME Ⅲ-NE基于相關(guān)材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能和焊接性等，對(duì)部分材料某些形式和厚度的接頭可以免除焊后熱處理，這一要求見于NE-4622.7(b)-1。例如，對(duì)于采用SA-738 Gr.B材料的鋼制安全殼，當(dāng)其殼體對(duì)接焊縫的名義厚度不大于44 mm時(shí)，如能夠滿足以下條件，則可免除焊后熱處理：(1)滿足NE-4622.7(b)-1的要求，包括備注中提到的母材需按照指定要求進(jìn)行沖擊試驗(yàn)并合格；(2)符合規(guī)范案例N-655以及美國(guó)核管會(huì)(NRC)的RG1.84中給出的附加要求。當(dāng)以上要求未予以滿足時(shí)，相關(guān)焊縫仍應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理。

當(dāng)部件需要進(jìn)行焊后熱處理時(shí)，不僅其焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)需進(jìn)行焊后熱處理，母材試驗(yàn)和焊材試驗(yàn)也需進(jìn)行模擬焊后熱處理。根據(jù)NE-2211，NE-2431.1(c)和NE-4333，前述三類試驗(yàn)的熱處理保溫時(shí)間應(yīng)不少于產(chǎn)品焊縫金屬最長(zhǎng)熱處理時(shí)間的80%，并可以在一次熱處理循環(huán)中完成。該要求的目的是充分考慮部件在建造過程中焊后或焊縫返修后的熱處理次數(shù)，以預(yù)估多個(gè)熱處理循環(huán)來驗(yàn)證部件各項(xiàng)性能仍能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求[8]。實(shí)踐中，一般以10 h作為相應(yīng)試驗(yàn)的熱處理保溫總時(shí)長(zhǎng)。圖4示出兩種可選的熱處理循環(huán)方式，兩者熱處理保溫的總時(shí)長(zhǎng)相等。

(a)一次熱處理循環(huán)(b)多次熱處理循環(huán)

圖4熱處理循環(huán)示意

注：圖中1，2，3分別代表升溫、保溫、降溫過程。

此外，NE-4600還對(duì)部件焊后熱處理工藝的各環(huán)節(jié)提出了要求，包括預(yù)熱溫度、保溫時(shí)間、保溫溫度、升降溫速率、熱處理時(shí)機(jī)、熱處理名義厚度的定義以及局部加熱方式等，這些都為實(shí)際的建造過程提供了重要指導(dǎo)，其中屬于ASME Ⅸ重要變素或附加重要變素的參數(shù)，也需以焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

3.2　沖擊韌性

為確保承壓材料的加工成型能力和承載要求，ASME Ⅲ-NE對(duì)承壓材料提出了沖擊韌性要求。但部分滿足NE-2311(a)的承壓材料可以免于沖擊試驗(yàn)，這些材料包括名義截面厚度不大于16 mm的材料、名義尺寸不大于25 mm的螺栓連接件、奧氏體不銹鋼等。對(duì)于需要進(jìn)行沖擊試驗(yàn)的承壓材料，應(yīng)根據(jù)NE-2330的試驗(yàn)要求和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，并且其焊接材料和焊接工藝評(píng)定也需進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。

根據(jù)試驗(yàn)溫度和母材厚度的不同，沖擊試驗(yàn)可按照夏比V型缺口沖擊試驗(yàn)或落錘試驗(yàn)兩種方法進(jìn)行，如表1所示。其中對(duì)于壁厚不大于64 mm的承壓材料，在可選的兩種試驗(yàn)中，一般采用在母材最低使用溫度下的夏比V型缺口沖擊試驗(yàn)，合格標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合NE-2332.1-1中的橫向膨脹量要求或NE-2332.1-2中的吸收能量值要求。

此外，ASME Ⅲ-NE還充分考慮了同批次母材沖擊韌性仍存在一定差異的實(shí)際情況，即并不能確保產(chǎn)品中應(yīng)用母材的沖擊韌性值均大于試驗(yàn)所選取試件的沖擊韌性值，與此同時(shí)，焊接熱作用對(duì)母材熱影響區(qū)韌性的降低已由相關(guān)試驗(yàn)普遍證實(shí)[9-10]，因此需要對(duì)焊接熱作用造成的熱影響區(qū)韌性降低進(jìn)行補(bǔ)償。

表1　承壓材料的沖擊試驗(yàn)方法

根據(jù)NE-2300和NE-4335.2，對(duì)承壓母材有兩種通過試驗(yàn)確定的補(bǔ)償方法。一種是不改變沖擊試驗(yàn)溫度，通過試驗(yàn)確定一個(gè)沖擊韌性的補(bǔ)償值來提高沖擊韌性合格標(biāo)準(zhǔn)；另一種是不改變沖擊韌性標(biāo)準(zhǔn)，通過試驗(yàn)確定一個(gè)修正溫度TADJ來降低沖擊試驗(yàn)溫度。一個(gè)更為簡(jiǎn)便的方法是根據(jù)NE-4335.2(b)(3)，直接取TADJ=17 ℃來降低沖擊試驗(yàn)溫度。例如，當(dāng)設(shè)計(jì)要求的母材最低服役溫度為T℃時(shí)，對(duì)熱影響區(qū)母材的韌性補(bǔ)償可采取(T-17) ℃下的夏比V型缺口沖擊試驗(yàn)，合格標(biāo)準(zhǔn)仍符合T℃下的規(guī)定值[11]。

4接頭設(shè)計(jì)與無(wú)損檢測(cè)

根據(jù)鋼制安全殼通用設(shè)計(jì)規(guī)則的NE-3131通用要求，安全殼容器的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足NE-3200(分析法設(shè)計(jì))的規(guī)則。但除壓力外不存在顯著的機(jī)械或熱載荷時(shí)，對(duì)在NE-3300(公式法設(shè)計(jì))中清楚論述的結(jié)構(gòu)，可使用NE-3300的規(guī)則代替NE-3200的規(guī)則。因此，可以按照NE-3300的條文對(duì)鋼制安全殼的接頭設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

根據(jù)焊接接頭在安全殼容器及組件上的位置，NE-3351將它們分為A,B,C,D級(jí)，NE-3352進(jìn)而規(guī)定了這些接頭的許用型式，歸納如表2所示。NE-4240又給出了這4類接頭的具體制作要求，NE-5200則對(duì)各類接頭需進(jìn)行的無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行了規(guī)定：例如，對(duì)于所有采用非對(duì)接接頭的全熔透焊縫，可以采用UT(超聲檢測(cè))，MT(磁粉檢測(cè))或PT(液體滲透檢測(cè))三種檢測(cè)方法中的一種進(jìn)行檢測(cè)；對(duì)于對(duì)接接頭的全熔透焊縫應(yīng)進(jìn)行RT檢測(cè)，但是當(dāng)受制于接頭結(jié)構(gòu)所限而無(wú)法進(jìn)行RT檢測(cè)時(shí)，允許按照NE-5280以UT+MT(或PT)替代RT對(duì)完工焊縫進(jìn)行檢測(cè)。

表2　焊接接頭的許用型式

為確保接頭焊縫的有效厚度和有效承載截面，焊前通過對(duì)錯(cuò)邊量的限定；焊后通過焊縫表面的VT(目視檢測(cè))檢查，作為無(wú)損檢驗(yàn)的前提。對(duì)于焊縫金屬，當(dāng)采用VT檢查或者其他無(wú)損檢測(cè)方法測(cè)得超標(biāo)缺陷時(shí)，可根據(jù)情況采用以下兩種措施中的一種或兩種進(jìn)行修復(fù)：打磨去除，焊接修補(bǔ)；對(duì)于建造過程中的母材損傷，NE-2500給出的措施也遵循這一原則。此外，根據(jù)部件材質(zhì)的類別，NE-5120對(duì)無(wú)損檢測(cè)的時(shí)機(jī)也給出了不同的限制，例如，除裂紋傾向較低的P No.1材料外，其他材質(zhì)部件焊縫的MT或PT都應(yīng)在焊后熱處理之后進(jìn)行；對(duì)安全殼容器上的所有焊縫，進(jìn)行RT檢測(cè)時(shí)與焊后熱處理的先后順序不作規(guī)定等。

AP1000鋼制安全殼的實(shí)際設(shè)計(jì)中包含了以上4種接頭形式。A類接頭，如筒壁縱縫、封頭焊縫及鋼卷板焊制的貫穿件套筒縱縫等；B類接頭，如筒壁環(huán)縫、封頭與筒壁之間的環(huán)縫、補(bǔ)強(qiáng)板與筒壁之間的環(huán)縫以及貫穿件套筒與套筒延長(zhǎng)管之間的焊縫等；部分貫穿件套筒與管端蓋板之間的角接接頭，備用貫穿件套筒與對(duì)焊法蘭之間的對(duì)接接頭則屬于C類接頭。按照前述及表2所示，這些接頭均應(yīng)采用全熔透焊縫，其中對(duì)接接頭采用RT檢測(cè)，非對(duì)接接頭選擇UT，MT或PT三種方法之一進(jìn)行檢測(cè)。

對(duì)于D類接頭，則應(yīng)根據(jù)部件型式選擇接頭和焊縫形式，如貫穿件套筒與筒壁之間的焊接接頭，可以采用全熔透焊縫也可以采用部分熔透焊縫，以下舉例說明。

(1)對(duì)于無(wú)補(bǔ)強(qiáng)的貫穿件套筒，其與安全殼容器之間的接頭，如果采用部分熔透焊縫，可以是角焊縫、單面V型或J型部分熔透焊縫中的任一種或組合。當(dāng)兩者之間以雙面角焊縫相連接時(shí)，需滿足NE-4244(d)-1中(a)的許用型式，如圖5(a)所示。假設(shè)貫穿件套筒壁厚為T1，雙面角焊縫的焊縫厚度分別為t1，t2,根據(jù)NE-3352.4(d)和NE-4244(d)-1的(a),當(dāng)設(shè)計(jì)采用雙面角焊縫時(shí)，焊縫厚度的最小尺寸應(yīng)滿足以下條件：

t1+t2=1.25tmin

t1或t2=6 mm或0.7tmin中的較小值

tmin=被連接件的較薄部件厚度或19 mm中的較小值

(a)(b)

圖5貫穿件套筒與殼體之間的焊縫

(2)貫穿件套筒與筒壁(或插入式補(bǔ)強(qiáng)板)之間采用全熔透焊縫時(shí)，按照NE-3352.4(b)和NE-4244(b)-1，如采用雙面全熔透坡口焊縫+角焊縫的組合，如圖5(b)所示，其中角焊縫的焊縫厚度最小尺寸tc應(yīng)滿足以下條件：

tc=6mm或0.7tn中的較小值

tn=插入部分的名義厚度

需要指出的是，在NE-3131所述前提下，按照NE-3300進(jìn)行計(jì)算得來的數(shù)值應(yīng)能滿足NE-3200的要求，但并不意味著按照NE-3200計(jì)算而來的角焊縫焊腳高度需要滿足按照NE-3300計(jì)算的最小值。

5試驗(yàn)與檢查

為確保安全殼系統(tǒng)壓力邊界的完整性，在安全殼系統(tǒng)建造完成后、機(jī)組初次啟動(dòng)前及停堆檢修期間，還需通過壓力試驗(yàn)、泄漏率試驗(yàn)以及役前檢查和在役檢查進(jìn)行驗(yàn)證。

安全殼的壓力試驗(yàn)屬于建造過程的一部分，是在安全殼交付使用前的一次全面檢測(cè)，主要是為了驗(yàn)證安全殼的結(jié)構(gòu)完整性及密封性，以評(píng)判安全殼是否滿足設(shè)計(jì)要求。按照NE-6000，壓力試驗(yàn)可采取水壓試驗(yàn)或氣壓試驗(yàn)兩種方法之一進(jìn)行。由于安全殼不能安全地充滿液體且部件不容易干燥，因此根據(jù)NE-6112，可由氣壓試驗(yàn)來代替水壓試驗(yàn)。并且，根據(jù)NE-6112.1(b)，可在壓力試驗(yàn)前進(jìn)行10%試驗(yàn)壓力的氣壓試驗(yàn)，作為尋找泄漏部位的手段。

根據(jù)NE-6312及NE-6212，氣壓試驗(yàn)溫度應(yīng)在發(fā)生脆性斷裂的可能性為最小的溫度下進(jìn)行，因此試驗(yàn)溫度不應(yīng)低于安全殼容器的最低服役金屬溫度。

氣壓試驗(yàn)的升壓過程應(yīng)逐級(jí)進(jìn)行，如圖6所示，先按照NE-6313逐漸加壓到不大于試驗(yàn)壓力的1/2，然后再按照試驗(yàn)壓力的約1/10進(jìn)行多次升壓至所要求的試驗(yàn)壓力。升壓過程中每一級(jí)壓力的保持時(shí)長(zhǎng)根據(jù)檢查、檢驗(yàn)的實(shí)際確定，升壓至試驗(yàn)壓力后的保持時(shí)間則不少于10min，之后再將試驗(yàn)壓力降低至設(shè)計(jì)壓力或3/4的試驗(yàn)壓力兩者中的較大值，保持足夠的時(shí)間，以便按照NE-6224的規(guī)定以VT或LT(泄漏檢測(cè))等方法檢測(cè)各部件的泄漏情況。

圖6安全殼氣壓試驗(yàn)過程

注：P試表示試驗(yàn)壓力，P設(shè)表示設(shè)計(jì)壓力

需要指出的是，部分承壓焊縫可以免于壓力試驗(yàn)的驗(yàn)證，這部分焊縫稱為不可達(dá)焊縫，其原因是在建造過程中，這些焊縫被后續(xù)施工的混凝土等覆蓋，從而造成不可接近。以埋于混凝土中的貫穿件與殼體之間的焊縫為例，根據(jù)NE-6225，該焊縫需設(shè)計(jì)為全熔透焊縫，成為不可達(dá)前必須已經(jīng)完成焊接并經(jīng)過RT或UT檢測(cè)及LT等氣密性試驗(yàn)，才可免于壓力試驗(yàn)。

安全殼泄漏率試驗(yàn)、役前檢查和在役檢查超出了ASMEⅢ-NE的適用范圍，但它們與ASMEⅢ-NE的相關(guān)要求一起保障安全殼系統(tǒng)壓力邊界的功能。其中安全殼泄漏率試驗(yàn)是由專設(shè)的安全殼泄漏率試驗(yàn)系統(tǒng)來完成，通過定期進(jìn)行貫穿件、隔離閥及至安全殼整體三項(xiàng)泄漏率試驗(yàn)，來驗(yàn)證安全殼系統(tǒng)壓力邊界完整性。役前檢查和在役檢查則按照ASMEXI-IWE[12]的要求對(duì)安全殼及其附屬物的壓力保持部分進(jìn)行檢查。

6結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)鋼制安全殼的部件分級(jí)、邊界界定、選材要求、評(píng)定試驗(yàn)、接頭設(shè)計(jì)、無(wú)損檢測(cè)和壓力試驗(yàn)等建造的全過程進(jìn)行了系統(tǒng)性分析，可以看出ASMEⅢ-NE對(duì)鋼制安全殼壓力邊界建造的這些要求是緊密銜接與系統(tǒng)結(jié)合的。整個(gè)過程以安全殼容器及部件的分級(jí)和壓力邊界的設(shè)定為基礎(chǔ)，依靠試驗(yàn)對(duì)母材、焊材與焊接工藝質(zhì)量提供保障，通過對(duì)接頭設(shè)計(jì)與無(wú)損檢測(cè)提出具體要求，最后以壓力試驗(yàn)等對(duì)結(jié)構(gòu)完整性和密封性進(jìn)行驗(yàn)證，從而確保鋼制安全殼壓力邊界功能的實(shí)現(xiàn)。

由于AP1000鋼制安全殼的設(shè)計(jì)和建造要求主要依賴于ASMEⅢ-NE的基本規(guī)則，因此ASMEⅢ-NE不僅是鋼制安全殼壓力邊界設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)遵循的基本準(zhǔn)則，也是建造過程中作業(yè)執(zhí)行和技術(shù)判斷的依據(jù)。實(shí)踐證明，掌握規(guī)范要求對(duì)于總承包管理單位的工程技術(shù)人員更好地進(jìn)行設(shè)計(jì)信息審查和施工作業(yè)監(jiān)督，并以此加強(qiáng)建造管理、提高工程質(zhì)量是必要的。

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Systemic Analysis of Construction Requirements for AP1000

Steel Containment Vessel Pressure Boundary

WU Chong-zhi，ZHU Rui-feng

(State Nuclear Power Engineering Company，Shanghai 200233，China)

Abstract:The construction requirements for AP1000 steel containment vessel pressure boundary which based on ASME boiler and pressure vessel code section Ⅲ division 1 subsection NE is analyzed systematically.The function of steel containment vessel pressure boundary is achieved based on the following process:classification of containment vessel and parts，pressure boundary determination，tests of base metal，welding material and welding process，special requirements of the joint design and nondestructive examination，pressure test for structural integrity and sealing.

Key words:AP1000;steel containment vessel;pressure boundary;construction;systemic analysis

作者簡(jiǎn)介：吳崇志(1979-)，男，高級(jí)工程師，主要從事核電焊接技術(shù)管理和鋼制安全殼設(shè)計(jì)管理工作，

通信地址：265116山東省煙臺(tái)市海陽(yáng)市海陽(yáng)核電站SPMO辦公室，E-mail:chongzhiwu@126.com。

收稿日期：2015-07-10修稿日期：2015-11-25

doi:10.3969/j.issn.1001-4837.2015.12.008

中圖分類號(hào)：TH49；TL48；TG48；TG156

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1001-4837(2015)12-0043-08