度。检查密封垫片是否符合技术要求,配合面清洁且与法兰密封面互相符合。检查螺栓螺母的螺纹状况,螺母应能自由拧入螺栓。
法兰的安装:为保证安装后的平行度和同轴度,必须在安装前考虑保证措施,如2片连接的法兰先用螺栓紧固后再与管道组对焊接等。每对法兰应使用相同规格、材料、型号的螺栓,安装方向一致,紧固均匀。首先安装相隔120°的螺栓,先装上2个螺栓后,将密封垫片放入法兰的密封面间,然后安装第3个螺栓。密封垫片必须在法兰配合面之间对中,用手拧紧螺母直到密封垫片接触到法兰支撑面,然后用校准力矩的力矩扳手按顺序(交叉拧紧)分次(20%、40%、100%额定力矩值)将每个螺栓拧紧至规定力矩,并锁定螺母以防由于振动而造成松动。
法兰安装的检查:安装时应分3次(自由状态、40%力矩值、最终)检查法兰的平行度,在法兰的外缘(或法兰配合面)相距90°的4个点用塞尺(或游标卡尺等)检查法兰的平行度。法兰安装后应用校准的力矩扳手检查每个螺母的力矩。法兰紧固之前,在自由状态下用角尺或直尺测量法兰外缘相距90°的两点是否平齐,且两法兰相对螺栓孔中心偏差不超过法兰孔径的5%,并保证螺栓能用手自由穿入(此为法兰同轴度的检查)。法兰是管道的重要部件,安装的要点是必须保证法兰平行度和螺栓的拧紧力矩。法兰平行度的检查应在管道处于施工图纸上规定的支架设置而形成的自然状态下进行,不允许添加任何临时的辅助支撑。在装入螺栓前,应检查法兰平行度是否在规定的公差范围内(泵出入口法兰为0.1 mm,金属垫片法兰为0.2 mm,石墨缠绕垫片法兰为0.2 mm或0.3 mm),若存在超差现象则必须采取措施纠正(多数为焊缝的调整)。平行度检查合格后按同一方向穿入螺栓,用校准的力矩扳手分3次(20%,40%,100%规定力矩值)交叉拧紧至规定的力矩值。核辅助系统管道法兰用垫片有金属垫片和石墨缠绕垫片2种,同规格的2种垫片的拧紧力矩规定值各不相同。
(3) 阀门安装
阀门安装前应核对其型号、规格、材质、位号、六位编码是否符合设计文件,阀门应进行强度试验和密封性试验,其压盖螺栓应留有调节余量。
阀门安装:带有电(气)动装置的阀门在吊装运输过程中应注意保护,其驱动机构上的吊点只能用来吊运驱动机构,阀门整体吊运时吊点应设置在阀门本体上;阀门就位前应按设计图纸核对其安装方向和位置;阀门与管道以法兰或螺纹方式连接时,阀门应在关闭状态下安装;阀门与管道以焊接方式连接时(为防止放射性介质泄漏,秦山核电二期工程中核岛阀门大部分采用焊接连接),阀门不得关闭,焊缝底层宜采用氩弧焊;焊接时焊接地线不应穿过阀体;软密封面阀门焊接时应用感温纸或测温计测量并控制阀体温度及层间温度,防止过热破坏密封面;隔膜阀焊接时应拆除阀芯;阀杆及传动装置应按设计规定安装,动作应灵活。安全阀应垂直安装,在管道投入试运行时,应及时调校安全阀,开启和回座压力应符合设计文件的规定,在工作压力下不得有泄漏。
阀门安装后应核对其型号、规格、材质、位号、六位编码、流向是否符合设计文件,手动全行程开关阀门2~3次观察阀门动作的灵活性,检查完毕后应及时保护。
(4) 阀门远传机构安装
为实现放射性介质的隔离,减少操作人员的剂量水平(或为便于集中操作控制),许多放射性剂量较高的房间内需现场操作的阀门设置了阀门远传机构。
阀门远传机构安装前,阀门应安装完毕且处于关闭状态,阀门电(气)动驱动装置应切换到手动状态;安装人员应首先确认穿过楼板(或墙)套管组件的安装结构和定位尺寸;拆卸、装配和起吊远传机构时要注意保护传动轴和轴承,配合表面不能有划痕、碰伤、变形等损坏现象,特别要保护好空心轴的变形和精度;电(气)动驱动装置和手动装置同远传机构输入端的接口尺寸与公差、阀杆同远传机构输出端接口尺寸与公差在装配时应满足要求,避免卡、咬而影响传动效率;装配时轴承内、螺纹配合面应涂耐辐照润滑脂,以防锈蚀和咬死。
阀门远传机构安装完成后应进行以下检查:阀门处于关闭状态;传动座上的位置指示器处于“关”位置且开关方向与阀门一致;阀门电(气)动驱动装置处于手动状态;盘动手轮使阀门满行程开—关2~3次,观察传动座上的位置指示器上、下移动和转向机构、万向联轴节等整个传动系统的灵活性;当阀门开关位置信号被接到控制室时,应接通并与传动座上的位置指示器“开—关”一致。
在阀门远传机构安装完成后,发现个别远传机构无法操作,部分球阀的远传机构开关位置与阀门不一致,因远传机构和球阀的开关有限位装置,无法满足使用要求。
(5) 管道施工中的清洁和保护
管道清洁,尤其是管道内壁的清洁对系统的正常运行非常重要。而管道安装后所达到的清洁程度,直接关系到后续管道冲洗的难度及最终达到的效果,因此在管道施工中始终应将管道清洁作为质量控制的一个重点。管道预制后,只有清洁度检查合格并进行了管口封堵后方可出厂用于现场安装。管道安装中非正在施工的管口都应进行封堵,以防止异物进入管道。管道坡口加工时管道内部应采取封堵措施,以防止打磨碎屑进入管道。质量控制人员应加强现场的巡视检查力度,对发现的问题应及时要求施工单位进行整改,才能较好地控制管内的清洁,为后续管道的冲洗创造条件。
2.3 管道焊接
在核辅助系统管道安装工程中,焊接作业量占很大份额,焊接质量对整个工程质量有突出的影响。管道焊缝错边,特别是那些有安全等级的焊缝错边对管道的强度、从而对核安全有直接影响。技术规格书规定,管道外表面的最大错边量应小于0.25e(e<12 mm,e为管子的壁厚)或0.1e 2(e≥12 mm),内表面的最大错边量应不超过0.05e 1。在管道预制和安装初期,出现了较多的管道焊缝错边超差,经现场检查分析,原因为供货商供应的管子管径和椭圆度都允许有一定的偏差,这些偏差有时可以超过管道焊缝错边的限值,尤其是大口径的薄壁管。另一个原因是管材和管件的壁厚不一致,其差值超过管道焊缝错边的限值。根据实际情况,现场各方经充分技术论证,薄壁管组对时进行矫形,尽量消除椭圆度的影响,并在焊接过程中注意控制变形量。对于管材和管件壁厚不一致引起的内错边超差,采取了在管件上加工1:4的过渡段消除内错边。对于外错边,可采用打磨、堆焊等平滑过渡的措施。由于在管道预制初期制定了处理措施,在后续施工中管道错边的问题得到了较好的解决。
管径小于2寸的管道焊接大多数是采用插套焊。根据以往工程监理的经验,系统运行时出现的焊接问题中插套焊占很大比例,因此质控人员自始就给予了高度重视。首先要求焊接组对时必须按技术要求保证插入的管端距离被插入件的台肩留有2~3 mm的间隙,施工人员在组对时先将管子插入到管接头等部件的底部,在管子上做好标记,再将管子抽出2~3 mm,检查确认间隙后方可焊接,在管道焊接后,质控人员认真进行了目视检查,以消除外观缺陷。同时检查焊缝无损检验的比例是否符合技术文件的要求。
为减少放射性泄漏的几率,核辅助系统的阀门大部分采用焊接连接。为了保护密封面,有些阀门(如非金属密封面阀门)要求在安装焊接时不能超过一定的温度,对于隔膜阀等可拆除阀芯的阀门安装前应拆除阀芯,焊接完后再恢复。对于不能拆除阀芯的阀门,检查人员要求施工时必须配备点温计或感温纸,以监测和控制焊缝区的层间温度,同时加大巡视检查的力度。结果,在整个工程未出现因焊接温度过高而破坏阀门密封面的现象。
施工环境和焊接设备状态对焊接质量有很大影响,安装初期现场的施工条件恶劣,尤其是梅雨季节,施工环境相对湿度经常超过90%。由于湿度超标时焊接易产生超标气孔,对焊接质量有不利影响,质控人员要求施工单位必须采取措施改善施工环境。对急需焊接的项目,必须使焊接区域的局部施工环境满足要求。焊机等焊接工机具须按时标定,在标定有效期内方可使用。
3 经验与体会
管道安装贯穿核电厂设备安装的整个过程,周期长,点多面广,安装工作在2年多的时间内每天都在进行,有大量重复性的工作,因此管道安装的质控工作有其独特的特点,应从人、机、料、法、环5个方面加以控制,其中人员和材料的控制尤为重要。
(1) 提高施工及质检人员的技术水平,强化施工及质检人员遵守工艺要求和质保程序的职业素质。整个工程是通过施工人员每天一个个管件、一条条焊缝的施工而完成的,质检和监理人员的检查只能及时发现检查时存在的问题而减少质量缺陷的存在,并不能从根本上避免质量缺陷的产生,也不能保证检查合格的物项完全没有质量缺陷。要想保证物项质量,必须使每个施工人员具有相应的技术水平,知道工作该怎么干,保证施工人员从思想上、制度上自觉按工艺要求完成工作。质检人员应认真负责地对施工过程及最终质量进行检查,及时发现施工中存在的质量问题,尤其是工艺问题。秦山二期工程中就曾发生过因施工人员技术水平低而在焊缝区域开孔的情况,而质检人员也没有及时纠正,造成了材料的浪费和工期的延误。
(2) 严格材料验收管理,做好材料使用记录。材料的性能决定了管道物项的质量,不合格的材料无论怎样使用、用于何处,都会影响物项的质量,并有可能使物项最终不满足设计要求,甚至是功能要求。因此,应严格按照设计文件的要求对所有用于工程物项的材料进行验收,不合格的材料不能验收通过,检验不合格的材料限期运离现场,未经验收合格的材料不能用于工程。管道所用材料规格较多,同规格的材料有很多批次,需要对每批次材料的具体使用部位做出详细准确的记录,这一方面是质保程序的要求,为业主及其他检查机构提供真实可靠的质量记录;另一方面,若以后发现物项质量问题时可查证是否是由材料的原因引起的,如与材料有关时便于分析事故影响后果及对存在问题彻底解决提供依据和证据。
(3) 管道安装的监督。管道安装时,监督人员应注重每项工序的首次施工检查,力争及早发现问题,避免形成大量同类质量问题后返工造成经济损失并影响工程工期。在安装工作展开后,加强巡视检查,督促施工人员严格按照规定的技术文件(施工程序)和质保要求施工,发现问题严肃处理,必要时运用经济手段、领导渠道、撤换施工人员、停工整顿等措施,务使施工人员技术上过关、思想上重视,从而保证施工质量。施工完成后,对工程质量严格按照规定的技术要求进行检查,不合格的工程不签字验收。对重要物项、关键工序、施工后难于检查及发生质量问题返工难度和影响较大的工序进行现场监督,发现影响质量的因素应及时消灭在萌芽状态。强调工序交接检查,使施工单位自觉加强自检、互检及质检的检查,真正做到每个施工人员都重视施工质量。
(4) 完善工程管理。管道施工的施工组织可直接影响质量和进度,成功的施工组织可起到事半功倍的效果。安排好施工网络计划,明确各工作之间的关系,从一开始就清楚哪些工作应该先干,某项工作延误对其它工作有何影响,以便于施工人员的安排、材料设备的准备等,避免交叉施工引起物项保护的破坏。
4 结束语
秦山核电二期工程在参建各方努力下,高质量地完成了核岛辅助系统管道的现场安装、焊接工作,并于2004年5月全部建成发电。鉴于物项的重要性,期间参建各方(包括业主、设计单位、监理公司和施工单位)都投入了大量的人力和物力,从事前、事中及事后控制等方面在整个安装、焊接过程中按照预先制定的程序进行了严格有效的控制。通过此项工程,参建各方积累了丰富的经验,为今后核电建设留下了宝贵的财富。
参考文献
[1] 沈俊雄.大亚湾核电站建设经验汇编.原子能出版社,
1994年
[2] 核工业第二研究设计院.辅助系统、给水/蒸汽系统管
道的预制和安装总体技术要求(文件编号:891AT004)
[3] 核工业第二研究设计院.支吊架安装技术条件(文件编
号:891AT321)
[4] 核工业第二研究设计院.管道安装技术条件(文件编号:
891AT323)
[5] 核工业第二研究设计院.法兰安装技术要求(文件编号:
891AT324)