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1.背景
AP1000核电站的设计较为紧凑，较其他核电站减少了部分设备（包括管线、电缆及阀门）。该简化的设计减少了冗余的隔离点，但同时也给部分系统和设备的压力试验带来了挑战。在某些系统和设备接口处，虽然设计和试验压力改变，但是却很难确认隔离点以对设计、试验压力不同的系统和设备进行不同压力下的试验。
本论文旨在通过分析相关法规，为特定的压力试验建立一套连续且系统的试验方法，当系统或设备出现遵循不同ASME法规要求的情况时，分析提供其压力试验方法。确保在电厂配置不同的情况下，能够更加灵活地按照法规要求完成压力试验。
管线系统和设备相关的ASME法规要求其在建安完成后进行压力试验，通常使用液体进行。本文主要着重于探讨遵循不同ASME法规的管线/设备/系统接口处压力试验的应用。
2.法规要求
AP1000电站的建造及试验需要遵循美国机械工程师学会(ASME)法规，而ASME法规对压力试验的压力要求有所不同：
A.ASME Section III（核动力装置设备制造准则 ）: 要求设备、压力容器（热交换器、箱体、容器等）以及管线的试验压力不低于设计压力的1.25倍；
B.ASME Section VIII Division 1（压力容器建造规则）：要求压力容器的承压部分（如热交换器、箱体、容器等）的试验压力至少为最大允许工作压力的1.3倍（最大允许工作压力至少与设计压力一样，或根据设备厂家分析可以高于设计压力）；
C.ASME B31.1（动力管道）：要求管线系统的试验压力至少为设计压力的1.5倍。
3.分析不同情况下压力试验的压力选择
3.1.当已安装系统设备的最高试验压力无法满足管线系统试验压力的要求时：
3.1.1.B31.1法规下的管线压力试验
B31.1法规下的管线系统中的设备通常是根据ASME Section VIII Code中的要求设计的，而Section VIII要求的设备试验压力为1.3倍设计压力。然而，B31.1法规下的管线要求的试验压力为1.5倍设计压力。因此，当设备和管线设计压力相同时，则无法选择使用设备的试验压力来对管线进行压力试验。
我们参考了ASME B31.1中的其他章节，对此问题进行了解释：
A.ASME B31.1 para. 137.1.4: 试验期间最大应力。压力试验期间任何时候，管线系统的任意部分都不应该承受高于para. 102.3.3(B)中允许的应力。
B.ASME B31.1 para. 137.4.5:水压试验中，管线系统的试验压力不应小于设计压力的1.5倍，但不能超过任何无隔离设备（如容器、泵或阀门）的最大允许试验压力，也不能超过para. 102.3.3(B)中的限值。压力应在试验压力持续维持至少10分钟，然后降到设计压力，维持在设计压力进行泄露检查。应对所有接头和连接点都应进行泄露检查。除了泵或阀门填料外，管线系统不应有任何泄露。
C.ASME B31.1 para. 102.3.3(B):试验期间的应力限值。根据para137进行压力试验期间，试验温度下，环向应力不应超过屈服应力（2%补偿）的90%。另外，由于试验压力和动静载荷产生的纵向应力（除偶然载荷）不应超过屈服应力的90%。
因此，如果相应设备无法有效隔离，允许在低于1.5倍设计压力的情况下执行压力试验。
3.1.2.ASME Section III法规下的管线压力试验
ASME Section III不允许对Section III 法规下的管线系统中的压力限制设备有例外，因此必须评估这些设备是否能作为压力试验边界或从压力试验中移除。
3.1.3.其他注意事项
在压力试验前要求确认以下事项：
A.确认密封或垫片是否设计能承受试验压力（如泵密封设计一般没有考虑试验压力）；
B.确认试验后密封或垫片是否需要更换；
C.确认是否设备的全部都需要在试验期间加压（如热交换器的管侧和壳侧）；
D.ASME Section III允许管线在不经过分析的情况下超过最小试验压力。该压力为1.25×1.06×设计压力。当要提高设备允许压力的时候需要考虑这一点。
3.1.4.关于无延性转变温度要求
在确定水压试验温度时应考虑可能的脆性破坏。因此要求装料前系统和设备的水压试验必须在T=RTNDT（参考无延性转变温度）+60℉以上的温度下进行。
3.1.5.大气压管线
A.大气压箱体
Para. 137.3.2:所有的非锅炉外部管线必须根据para.137.4进行压力试验。或者根据para. 137.5, 137.6 或137.7进行管线泄漏检查。对于向大气开口的管线，如隔离阀下游的排气或疏水管线，不需要进行试验。
因此，连于大气压箱体的管线，从箱体到第一道隔离阀的部分不需要试验（不适用于运行期间需使用气囊等保压的箱体）。
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B.带螺纹连接管帽或压力接头的排气/疏水管线
带螺纹连接管帽或压力接头的排气/疏水管线并未连通大气，因此需要进行压力试验。
3.1.6.带波纹管阀门
阀门上安装的波纹管与阀门压力试验的要求一般有所不同，需参考单独阀门的相关文件执行，在此就不做赘述。
3.1.7.压力试验使用的边界阀门可能不足以提供隔离
由于在系统设计时，只考虑了减少阀门的数量和体积，而并没有考虑阀门是否能够作为压力试验的边界，因此如果压力试验中的边界阀门已经在系统中安装完成了，则必须审查相关的文件，以确保这些边界阀可以在压力试验中满足隔离要求。
通常使用以下评估方法来确定已建好系统中阀门能否作为压力边界：
A.查阅阀门数据规范，获得相应温度下该阀门的最大设计压力；
B.使用合适的规范，并确保ASME B16.34（法兰、螺纹和焊连接的阀门）中的压力限值适用；
C.确定阀门的冷态工作压力(使用阀门图纸、标牌或其它可用的厂家信息)。
D.确定设计规范是否阀门可以不做压差试验。如果设计规范不允许，可根据规范中的以下内容来进行判断：
在阀门壳体完成压力试验后，还需在阀门全关的情况下进行阀门闭合试验，阀盘两边压差应高于100℉（冷态工作压力）下压力额定值的110%。对于高压可能损害阀门闭合件或驱动装置的阀门，试验压力可降到闭合状态下110%最大规定压差。
闭合试验压力：每个设计用于隔断或隔离的阀门（如截止阀）以及每个设计用于限制流向的阀门（止回阀）必须进行闭合试验。
3.2.位压势头
编写压力试验程序时需考虑位势压头，确保每点的压力都在规定压力之间。
压力试验中，在试验边界内每一个点的压力都必须到达最低试验压力且不能超过最高试验压力。因此，在计算试验压力的时候必须考虑到整个系统不同位置的高差，以确保试验压力能够满足要求。
4.案例分析
将通过分析AP1000电站部分系统水压试验期间出现的问题，来具体讨论分析。
4.1.CCS-MT-01
问题:CCS波动箱为大气压，相连管线试验压力非零；
推荐行动：
①给CCS波动箱安装管帽进行试验（由于波动箱为受限空间，不易执行）；
②建安期间就给管线打压（能建立临时隔离）；
③据前所述，到隔离阀位置部分管线可以不试验。
最终选择了方案 ③，法规允许，且减少不必要的试验。
4.2.CCS-ME-01A/B
问题：CCS热交换器A,B为管线系统中的限值设备。HX根据ASME Section VIII建造，最大试验压力为260psig；周围管线最小试验压力为300psig；管线中阀门能承受313.5psig的压差。
推荐行动：
①根据限制设备的最高压力（260psig）对管线进行试验；
②降低管线的设计压力（须评估）；
③在热交换器法兰连接处安装ASME16.47的盲板法兰，然后根据管道试验压力进行试验。
较好的选择是方案③和②。
4.3.CVS中BBC和BBD管线接口
问题：BBD和BBC管线接口，设计压力相同但规范要求倍数不同；且没有隔离点。
推荐方案：
①ASME Section III管线可以在更高压力下进行试验，但需对其进行管线分析（之前的分析是在1.325倍设计压力下的，须在1.59倍设计压力下重新进行计算），然后才能对整体管线进行1.5×3100psig的压力试验（如无其他限制设备）；
②移动等级变化点，该例中只能选择CVS-V065，该阀门最大压差为4340psig，为降低压差须在阀门两边同时加压；
③降低B31.1部分管线的设计压力（需评估）。
较好的选择是方案①。
5.总结
在执行有接口管线的压力试验时，需要具体分析系统内部件、管线及设备所遵循的法则，以计算得到其可以接受的试验压力。由于AP1000系统设计紧凑，因此隔离点也会减少，在编写压力试验程序时需考虑最优化的隔离方案，以确保试验压力能够满足打压边界范围内所有部件、管线及设备所要求的压力，同时不对系统的可靠性造成危害。
论文作者:陈诗瑶
论文发表刊物:《电力设备》2018年第35期
论文发表时间:2019/5/24
标签：压力论文; 管线论文; 阀门论文; 设备论文; 系统论文; 法规论文; 热交换器论文; 《电力设备》2018年第35期论文;