核电软管设计与常见问题分析
王品卉
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王品卉,. 核电软管设计与常见问题分析[J]. 核工业与技术,202310. DOI:10.12721/ccn.2023.16771.
摘要: 本文简介了软管作为连接管道和设备的常用附件在核电站中的广泛应用,如取样瓶进出口、泵的进出口、风机进出口、气密试验接口等。核电站中的软管以接口区分可分为两种:法兰接口软管和快接接口软管;其中法兰接口软管多用于大口径管道及设备的减振,快接接口的软管多用于一些系统的临时吹扫、试验等。
关键词: 软管;快速连接;振动;核电站
DOI:10.12721/ccn.2023.16771
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设备振动和管道热位移是关系到核电站运行寿命的一个主要因素,为了减少振动和吸收管道热位移通常会在设备进口、工艺管道中设置软管。软管通过其挠性可以有效降低管道的振动并吸收其热位移,考虑到部分设备需要进行临时吹扫和试验,引入了快速接头和带快速接头的软管(即快连接软管)并推广开来。下面从设计角度对软管和快速接头的应用、制造及施工中常见问题等展开分析。

1软管简介

软管亦称软接、软连接、软接头、波纹管,用于管道与管道之间的挠性连接、能动设备(通风机、空气处理器、空调装置等)空气进出口与管道之间的连接、非能动设备以及移动设备与管道之间的连接。由于软管的挠性允许吸收热膨胀及防止由不同轴向的静止弯曲、断续弯曲、连续弯曲等引起的振动冲击,能有效地防止振动传递,减少设备振动、噪声。

快连接软管为带有快速接头的软管,其快速和挠性既方便了管道和管道、管道和设备之间的连接,又能减噪防振,吸收热膨胀。其附件快速接头亦称活接头、快速连接件、快卸式接头、快速切断式耦合器,用于核电站多个系统中管道与移动设备的软管、取样瓶与管道之间的快速连接。

2软管应用分析

核电站中的软管以接口区分可分为两种:法兰接口软管和快接接口软管。

法兰接口的软管多用于DN40以上的设备进出口和管道的连接,快连接软管因为受到快速接头最大口径DN65的限制,只能用于DN65以下的设备进出口和管道连接,其优点是可以实现一管多接即一根快连接软管同时为两个以上快速接头本体服务,最典型的应用为SAT系统的吹扫一根软管对应三根吹扫入口。

快速接头分为带阀型(即自锁型)和不带阀型(即连通型),因带阀型的快接不与软管连通时处于自锁状态管道封闭,与快连接软管相接的快速接头本体均为带阀型;而快连接软管本身自带的快接插件根据实际需要可选用带阀型或不带阀型。

3软管和快速接头设计要求

3.1通用要求:

软管:密封性好,耐温性好,耐辐射且不丧失原有的功能。某些软管还要能承受管道内流体的压力和温度所造成的载荷以及失水事故时安全壳内温度和压力的增加。软管应能够保证至少十年的服务期内不需要维修,外泄漏率为零。

快速接头:密封性强,耐温性好,抗腐蚀性好,接头之间的啮合和卸离快速。快速接头本体与插件单手一按即刻联结。联结或脱开时不需要扭转、转动或使用扳手。在真空或压力设备上联结可靠,内部锁定爪机构能抗冲击和振动引起的应力。脱开时自动关闭,使其压力损失或液体溢出最少。

3.2软管制造要求

3.2.1材料

金属螺纹管采用不锈钢材料321,金属网套采用不锈钢材料304,碳钢法兰采用A105(非核级)、A48AP(核级),不锈钢法兰采用Z2CN18.10,快速接头采用不锈钢材料316L,卡箍采用不锈钢材料304L或Z2CN18.10。

上述部件材料有良好的抗腐蚀性,采购需符合有关规范的要求,不允许随意替代和更换。

3.2.2公差

软管的长度任何情况下都为正公差(-0,+X)。

3.2.3试验

根据RCC-M有关规定,软管在工厂需进行水压试验,试验压力为公称压力的1.5倍。

3.2.4标记

按照相关文件对设备代号进行标记,可采用电刻或气动刻的方式进行标记。

3.2.5清洁、包装、运输及存储

不论制造时是否进行了清洁、软管都要进行彻底清洁干燥。软管的清洁、表面处理、包装、运输、储藏都需满足有关技术文件规定。

4施工常见问题及改进

在施工现场出现快速接头和软管有关问题(以某电站为例)可分为三大类:

4.1设备振动超标需要增设软管

EAS系统的001PO和002PO调试中发现泵体振动超标无法控制在合理范围内,经分析发现泵的进出口均未设置软管或膨胀节导致泵振动超标的原因。根据实际情况在泵的4个进出口增加四对软管,待软管就位后再测试设备的振动情况。经现场反馈软管就位好,振动数据在设备可接受范围,调试通过。

4.2快速接头插件与本体不匹配

 AC厂房除盐水分配系统试验接口安装公司采购的为卡箍式快速接头本体如图4-1,而试验设备采用插拔式快速接头插件如图4-2。

4.png图4-1  卡箍式快速接头本体

3.png4-2 插拔式快速接头插件

 

由图4-1和图4-2可以看出两种不同形式的快速接头无法进行连接,需重新采购,即图4-3插拔式快速接头本体替换图4-1卡箍式快速接头本体。

5.png图4-3  插拔式快速接头本体

4.3快连接软管的快接插件与其配对使用的快接本体规范等级不匹配。

ETY系统设备RV出口选用核3级带快速接头插件软管(依据设备等级),见图4-4,其下游的RPE系统接口选用了非核级的快速接头本体(依据下游管道等级)。若单独看两个系统的工艺设计,ETY的核级软管和RPE的非核级快速接头都是合理的设计,放到一起却是不匹配的。应依据设计就高原则,将RPE快速接头本体更换为核3级产品。

6.png图4-4  RPE与ETY接口流程图

通过上述问题的解决,看到了很多不曾关注的细节,比如快速接头的位置、软管的应用、快接插件与快接本体的匹配性等。软管采购规格书不单是汇总统计数量和提出制造加工要求,还需要深层的去了解各个软管的位置和作用,尤其各专业接口更须慎重。

5总结

软管作为连接管道和设备的常用附件,虽然数量不多,体积不大,但是使用过程中遇到的问题较多。核电软管的正确安装使用,直接关系到核电站能否正常运行,在实际应用中,必须按照金属软管自身特点和规律进行选用和安装,如果违反这些规则,金属软管不仅不能发挥应有的运行,甚至还会发生重大事故造成不必要的财产和人员损失。

参考文献:

[1] GN/T14525-2010 波纹金属软管通用技术条件。

[2] 葛子余.金属软管.北京:宇航出版社,1985:121-127。

[3] NB/T 20520-2018核电厂用金属软管通用技术条件。