文 學(xué)，侯曉宇

（福建福清核電有限公司，福建福清 350318）

0 引言

TUY55 管道驗證試驗（以下簡稱本試驗）是在核電廠熱試階段（II.3），依據(jù)《管道調(diào)試大綱》等上游文件，檢查主要管道從冷態(tài)到熱態(tài)的響應(yīng)（位移）是否在設(shè)計范圍內(nèi)，確保管道的機械性能滿足設(shè)計要求的試驗[1]。以某百萬千瓦級核電廠2#機組的TP2TUY55 管道驗證試驗為例，介紹試驗涉及到的難點及其優(yōu)化方法等。

依據(jù)一回路的升溫過程，分別對每個測點設(shè)置了4 個測量平臺：常溫→180 ℃→291.4 ℃（可在275 ℃時開始測量）→回到常溫。

《NISG51 試驗導(dǎo)則》為本試驗提出了3 種方法：管夾測量法、位置指示器法和阻尼器讀數(shù)法[2]。依據(jù)現(xiàn)場可操作性和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性等分析，本試驗采用導(dǎo)則中的管夾測量法。

如圖1 所示，管夾裝置由支撐臂、支撐桿、卡箍等組成，劃線針穿過支撐臂在記錄紙（最小刻度1 mm）上打出各測量溫度時的記錄點，這些記錄點即可表示為待測管道在對應(yīng)溫度平臺時的位移值和方向。實測與理論位移值之差小于±5 mm 或±30%理論值（取較大者為判據(jù)）；實測位移方向須與理論位移方向一致。

1 試驗準(zhǔn)備

1.1 文件準(zhǔn)備

（1）上 游 文件。結(jié)合設(shè)計院給出的《管道和管道支吊架待檢點清單》等上游文件，將全部測量點現(xiàn)場核查后發(fā)現(xiàn)：部分測點現(xiàn)場不存在，部分測點缺少理論位移值，部分測點參考坐標(biāo)系未明確等不符合項。將不符合項以TCR 等形式與設(shè)計溝通，要求澄清或升版文件。

圖1 管夾測量法

（2）調(diào)試規(guī)程。依據(jù)最新版上游文件，結(jié)合同行經(jīng)驗反饋，編寫生效試驗規(guī)程。

（3）測量工具圖紙。依據(jù)現(xiàn)場查勘結(jié)果和上游文件，制定科學(xué)合理的測量方案，并繪制管夾裝置等圖紙，以便交付廠商進行加工制作。

（4）其他文件。試驗開始前，還需辦理TSD、調(diào)試文件包等文件編寫并生效，收集全部測點的管道三維制作圖等。

1.2 物資準(zhǔn)備

根據(jù)各測點的安裝布置等特點，預(yù)制對應(yīng)的管夾測量裝置。另外，還需提前準(zhǔn)備勞保防護用品等。需準(zhǔn)備的工器具、耗材主要有：①工器具，包括管夾裝置、點溫儀、鋼板尺、直角尺、線墜等；②勞保防護品，如防燙手套、防毒面罩等；③耗材，如泡沫膠、雙面膠、坐標(biāo)紙（用于數(shù)據(jù)記錄）等。

1.3 人員需求

本試驗周期長、工作量大，因此需提前周密計劃、優(yōu)化人力配置，確保試驗順利進行（表1）。

表1 試驗的人力配置

2 試驗難點和優(yōu)化方法

2.1 坐標(biāo)系的建立

2.1.1 傳統(tǒng)方法

由于試驗數(shù)據(jù)（位移）是矢量，故參考坐標(biāo)系建立的準(zhǔn)確性將直接影響試驗結(jié)果的置信度。參考坐標(biāo)系主要分為：局部坐標(biāo)系和總體坐標(biāo)系。

局部坐標(biāo)系可通過管道、閥門及支吊架等的相對位置確定對應(yīng)坐標(biāo)方向，這類坐標(biāo)系的建立較為簡便。

而在總體坐標(biāo)系下，X（U）正方向為1#機組堆芯指向2#機組堆芯的方向，Y（V）正方向為2#機組堆芯指向2#機組常規(guī)島中心線的方向，Z（W）為豎直方向，故總體坐標(biāo)系的建立較為困難。

建立總體坐標(biāo)系的傳統(tǒng)方法有：

（1）指南針法。首先在廠房外用指南針分別定位X/Y 的方向并記錄，然后在測點位置根據(jù)記錄確定測點的X/Y 方向。此法看似嚴(yán)謹(jǐn)可靠，但由于厚實的廠房對地球磁場產(chǎn)生了一定的屏蔽，因此實際過程中用該法所得的坐標(biāo)方向誤差較大。

（2）土建標(biāo)記法。此法利用建安階段在廠房內(nèi)放線所得的標(biāo)識確定坐標(biāo)，但到熱試階段時，大量標(biāo)識已經(jīng)被廠房面漆覆蓋。因此，該法實際操作較為困難。

2.1.2 優(yōu)化方法

經(jīng)細致分析現(xiàn)場布置，本試驗將坐標(biāo)系建立的方法進行了優(yōu)化：結(jié)合管道三維制作圖的間接計算法。即利用對應(yīng)測點的管道三維制作圖，先將測點視作局部坐標(biāo)系而安裝管夾，待測出對應(yīng)數(shù)據(jù)后，依據(jù)管道三維制作圖中局部坐標(biāo)系與總體坐標(biāo)系的相對位置關(guān)系，計算出對應(yīng)測點的實際位移。該法雖然增加了計算步驟，但試驗最終的準(zhǔn)確性和可操作性均較強。

2.2 管夾安裝與調(diào)整

2.2.1 難點和誤區(qū)

由于管夾緊固到管道上后，管夾與管道（近似剛體）的熱位移基本保持一致，因此常誤認(rèn)為管夾的初始指向并不重要，只需在記錄紙上標(biāo)明參考坐標(biāo)系即可，故容易忽略管夾初始指向的重要性。但由于尺寸較小的記錄紙（170 mm×250 mm）沒有合適而準(zhǔn)確的參照物，故很快便迷失在偌大的廠房中，難以準(zhǔn)確定位圖紙標(biāo)識的參考坐標(biāo)（比如站在R760 的環(huán)廊上準(zhǔn)確定位堆芯方向）。

2.2.2 優(yōu)化方法

為此，本試驗充分利用管道三維制作圖中詳細的定位和標(biāo)識，將管夾指向參考坐標(biāo)系的某一個方向（視具體情況選擇）來安裝，以便充分利用準(zhǔn)確性和操作性均極強的管道自身特性，準(zhǔn)確定位管夾，保障測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。下面以本試驗的第15#測點為例闡述優(yōu)化方法。

如圖2 所示，15#測點在2 環(huán)蒸汽發(fā)生器（VVP 系統(tǒng)）二次側(cè)出口管R760.606 支架處。U 向為沿管線垂直地面向上，V 向為2#機組常規(guī)島中心線指向核島中心線方向；W 向為1#機組堆芯指向2#機組堆芯方向，3 個方向上的理論位移分別為40 mm、62 mm 和80 mm（管道計算報告編號為R6252 DC.900）。U 向為測點處垂直于地面向上，較為直觀。故難點在于確定待測管道（Φ812 mm）處的V 和W 方向。

只需在待測管道上找到V（W）向，然后將管夾旋轉(zhuǎn)至指向V（W）向即可。考慮現(xiàn)場障礙物，本測點選擇將管夾指向W，即：需要在管道上找到T 點。

圖2 15#測點示意

由圖示已知：OV⊥OW（100GR ⊥0GR），∠mOn=90°，27.777GR 與OW 夾角為25°。容易求出∠hOd=5°。由于Oh 為管道支架凸耳的中垂線，故可由此確定管道上的H 點。

R——管道半徑，mm

此時可在管道上確定T 點并標(biāo)記。此時將管夾旋轉(zhuǎn)至指向OT 向的位置，即為W 方向。

2.3 記錄紙的坐標(biāo)確定

由于打點的數(shù)據(jù)最終是顯示在記錄紙上，因此在記錄紙上準(zhǔn)確標(biāo)識出測點的參考坐標(biāo)系，才能保障試驗結(jié)果可靠。

管道支撐桿指向特定方向后（X/Y/Z），可使用2 個線墜（鉛垂）在記錄紙上準(zhǔn)確標(biāo)出參考坐標(biāo)系方向。如圖3 所示，假設(shè)已確定管道支撐桿指向Y 向，則在支撐管上放2 個線墜，并使線墜尖離紙上方約1 mm 處，待線墜靜止后用直尺將線墜尖部連線即為Y 向。然后可便捷地確定X 向（互相垂直）。

圖3 記錄紙的坐標(biāo)確定

2.4 打點注意事項

打點時，需要將劃線針緩慢插入支撐臂中，并確認(rèn)支撐臂無搖晃振動，待整個針頭都進入之后，自然釋放。另外，每次打點后需在記錄紙上進行標(biāo)記，防止測點數(shù)據(jù)混淆或遺失。

2.5 記錄紙的保護

本試驗時間跨度長，測量工具尤其是記錄紙長時間在現(xiàn)場放置很容易被沾污甚至損壞，造成數(shù)據(jù)損壞，從而使得試驗最終結(jié)果可靠性不佳。為了更好地保護測量工具和數(shù)據(jù)，試驗期間主要進行了以下工作。

（1）布置警示圍欄。除了張貼試驗工作的告示牌、測點基本數(shù)據(jù)等標(biāo)識外，用鐵制警示圍欄將測點合理圈住，防止誤碰等造成數(shù)據(jù)和工具損壞。

（2）記錄紙和支撐板的定位保護。支撐板在現(xiàn)場定位后，將記錄紙粘貼在支撐板上。為防止試驗過程中記錄紙損壞沾污等原因造成原始數(shù)據(jù)丟失，故在記錄紙粘貼后需將記錄紙與支撐板準(zhǔn)確劃定位線標(biāo)識，并拍照保存，以便該記錄紙損壞后，更換新的記錄紙也能和舊記錄紙在同樣的相對位置，不會造成坐標(biāo)方向的誤差。另外，還為每個測點的記錄紙設(shè)置了防水保護套，保障試驗數(shù)據(jù)安全可靠。

（3）拍照留底。定期將記錄紙拍照留底，防止數(shù)據(jù)斷檔。

2.6 惡劣工作條件下的測量取值

熱試期間核島內(nèi)的甲醛等有害氣體含量隨系統(tǒng)溫度上升而增加，為保障人員安全，質(zhì)量安全部門會根據(jù)定期監(jiān)測結(jié)果確定工作人員在安全殼內(nèi)的停留時間，因此提前熟練掌握測量方法、優(yōu)化測量工序、合理分工對保護人員和保障試驗順利開展均十分重要。另外，試驗期間，試驗負(fù)責(zé)人嚴(yán)密跟蹤甲醛等檢測結(jié)果，在進入核島前將工作組分成2 個小組，并指定一人負(fù)責(zé)打點和拍照，另一人負(fù)責(zé)標(biāo)識和記錄，有效減少了人員島內(nèi)停留時間，在滿足試驗要求的情況下，更好地保障了人員安全。

3 結(jié)論

TUY55 管道驗證試驗是在核電廠熱試階段，依據(jù)上游文件，檢查主要管道的熱態(tài)響應(yīng)等機械性能是否滿足設(shè)計要求。其中，坐標(biāo)系建立、管夾安裝與調(diào)整、記錄紙的打點與保護等是本試驗的難點和重點。

本試驗結(jié)合現(xiàn)場工況進行了一定的優(yōu)化，既使試驗順利合格完成，也為同類試驗提供了一定的參考。