上海核工程研究设计院有限公司 上海 20233
摘要：详细描述在核电厂调试期间对管道支吊架进行冷、热态检查的依据、内容和方法；对检查出有异常支吊架的维修、调整策略。提出了支吊架的安装、改造和在役检查中的注意事项，力求通过对支吊架的检查与调整，使管道支吊架处于正常的工作状态，保证系统管道安全可靠地运行。
关键词：核电厂，管道，支吊架，功能试验
1概述
管道支吊架由恒力弹簧支吊架、变力弹簧支吊架、刚性吊架、阻尼装置、固定支架等组成，是管道系统的重要组成部分，并将管道的荷载和承受力传递到厂房梁、柱等基础结构上。利用这种装置对管道进行支撑，悬吊和固定，能够控制管道系统应力水平和管道对接口设备的推力和力矩，保证管道和接口设备长期安全运行。核电厂管道在正式运行前，管道支吊架检查一般分为系统管道安装交付调试前后的冷态检查和调试期间系统管道升温、升压条件下的热态检查。
2冷态检查与调整
2.1冷态检查
冷态检查是指在常温下对管道支吊架进行目视检查，测量管道与限制器或管道与贯穿件之间的间隙，该检查在系统管道支吊架安装完成向调试移交前进行。
2.1.1符合性检查
根据系统管道设计材料清单、管道布置图核查系统管道支吊架安装位置、支吊架类型、数量是否与设计文件一致。个别支吊架因安装现场的局限性而没有安装，因此系统冷态试验前需要关注支吊架安装的完整性。
2.1.2间隙测量
测量管道与限制器、管道与贯穿件之间的间隙。由于汽水管道热位移较大，冷态间隙必须满足设计要求，若间隙值达不到设计要求应记录清楚，便于后续处理解决。
2.1.3支吊架检查
检查支吊架的活动部件是否与其他结构干涉，支吊架安装角度应正确，对于位移较大的支吊架应按设计要求安装。对于支吊架本体，主要检查管部吊架、连接件是否出现变形或断裂、管部和根部受力焊缝是否有裂纹、支吊架弹簧有无异常等。
2.2冷态调整
系统管道水压试验及管道冲洗已经完成、系统已移交调试部门、弹簧支吊架锁定装置已经取下的条件下，对阻尼器、恒力弹簧支吊架、变力弹簧支吊架进行冷态调整。
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图1锁定销调整前位置
2.2.1弹簧支吊架位置指示器调整
按设计要求取下锁定块，保证拉杆的受力等于整定载荷，可以轻松取下锁定块。若出现图1所示锁定块受力的情况，需要进行调整设定载荷。通过调整使得锁定销处于锁定块的中间位置，可轻松取下锁定块。
将弹簧支吊架的位置指示器调至冷态刻度位置，通过调整消除弹簧支吊架欠载或过载现象；
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图2锁定销最终调整状态
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图3支吊架位置指示器
2.2.2管道阻尼器调整
阻尼器刻度调整一般在现场进行，松开阻尼器连接销轴及锁紧螺母，借助于手拉吊葫芦，拉伸或压缩阻尼器活塞杆，调整阻尼器行程刻度。如在冷试检查时发现个别阻尼器漏油，必须将漏油阻尼器从管道上拆除，并返货制造厂处理并试验。
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图4管道阻尼器
3热态检查与调整
3.1热态检查
在热态功能试验期间，尤其是核岛主回路系统分几个温度平台逐渐将介质温度升至额定试验工况，在各个温度平台下对管道支吊架进行检查。主要检查弹簧支吊架热态荷载、阻尼器行程、支吊架管部及根部结构、管道与限制器之间的间隙、管道位移、刚性吊架荷载等。随着主回路系统温度升高，管道支吊架荷载不断发生变化，如果支吊架过载或欠载将导致支吊架功能失效，阻碍管道热位移，使管道内部应力增加，严重时会局部损伤管道或焊缝。热态检查中如果发现严重缺陷，主回路系统应停止升温并组织专业人员处理。
（一）管道位移检查及测量。按照设计要求，在热态功能试验期间测量主回路系统工艺管道热位移。管道测点数量、位置、管道位移理论计算值和位移参考坐标方向是管道位移测量的依据。首先在管道位移测量位置上安装三向位移指示器或划线针，在主回路系统热态试验前和热态试验期间管道内介质参数达到额定试验工况且保持120h后，检查记录位移指示器的三向位移指示数据。管道位移实际测量值若超过理论计算值，应提交设计单位审核。没有位移测量要求的工艺系统管道在机组升温、升压期间着重检查管道位移是否受阻，若出现受阻，首先解决管道受阻的问题，并做好记录。
（二）管道推力与力矩检查。重点检查固定支架的结构支墩、墙体或预埋件有没有撕裂，重要设备、旋转机械与管道连接口及邻近的支吊架有无异常。若查出异常，应开展管道推力和力矩验证并整改。
（三）管道振动测量与评判。为了验证系统管道设计、制造和安装质量，保证系统、设备安全可靠运行，机组热态试验期间必须对管道进行振动测量与评价，对振动超标的管道进行减振处理。核电厂管道振动评价多用ASMEOM-S/G-2000标准进行判断。与核安全相关的系统管道进行振动测量时适合用速度标准进行振动评价。验收准则为：
Vallow=
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（1）
式中：Vallow为许用速度；C1为补偿沿管道特征段集中质量对管道影响的修正参数；C2为ASME锅炉及压力容器规范规定的二次应力指数；C3为考虑流体质量和保温层材料质量影响的修正系数；C4为管道端部固定形式的修正系数；C5为避开共振力振动修正系数；
为许用应力减弱系数；K2¬为ASME锅炉及压力容器规范规定的局部应力指数；Sel为0.8SA，SA是ASME锅炉和压力容器规范图I-9.1在106循环次数或图I-9.2在1011循环次数的交变应力。由于系统管道设计不同，式（1）中各参数取值各异，振动标准值也不一样，所以需要对每一个核安全相关系统管道的振动进行单独评价。
3.2支吊架热态调整
3.2.1阻尼器缺陷处理
（一）行程调整：随着主系统温度的升高，设备、管道开始受热膨胀，安装在设备或管道上的阻尼器的行程也发生相应的变化，个别阻尼器会出现拉伸或者压缩行程不够。如果阻尼器拉伸、压缩受阻，将影响设备或管道的正常位移。这时应脱开阻尼器一侧的连接销轴，在现场调节阻尼器活塞行程。如果阻尼器行程经过调整后仍不满足要求或大型阻尼器在现场无法调节时，可以临时安装变径连接销轴，保证阻尼器的行程能满足设备、管道位移的需要。在热态试验期间应加强监督和检查，并在系统额定温度、压力平台下测量阻尼器两个个销轴间的距离E1。
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图5管道阻尼器安装示意图
热态试验结束后，设计单位根据E1提出设计变更，改造阻尼器销座，使阻尼器行程满足设备、管道热位移的需求。
（二）缺陷处理：对于目视检查存在问题的阻尼器，应通过性能试验证明该阻尼器性能指标满足设计要求；缺陷阻尼器经过调整、修理或者修改，在回装之前应做性能试验，性能试验不合格时应更换阻尼器。
3.2.2弹簧支吊架调整
在系统管道热态试验前，由于将变力弹簧支吊架荷载指示调至冷态刻度位置，在热态试验期间变力弹簧支吊架出现过载或者欠载的概率比较小。但个别恒力弹簧支吊架的弹簧荷载过大，恒力弹簧支吊架锁定装置拔下后，管道在恒力弹簧支吊架作用下向上移动，导致管道与限制器干涉。尽管恒力弹簧支吊架设计有15%的荷载调节范围，可以在现场进行调节，但荷载调节精度很难保证。按照标准要求，支撑力在整个位移范围内基本保持不变，并且不允许支撑力有显著的变化率。通常在整个移动范围内，支撑力（包括摩擦力）的变化率
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不应超过16%。支撑力的变化率
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由荷载试验确定，并按下式计算：
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（2）
为了荷载的精确调节，应用以下方法调节恒力弹簧吊架的荷载。根据恒力弹簧吊架出厂性能测试报告，在管道内充满介质的条件下，在恒力弹簧吊架下部增减配重块数量使管道达到平衡状态，抵消恒力弹簧部分荷载。所配重量应符合恒力弹簧吊架荷载位移特性曲线：
g=W-G （3）
式中，G为系统管道重量，N;g为配重重量，N;W为恒力弹簧吊架性能测试工作荷载，N。恒力弹簧吊架荷载确定后，对恒力弹簧吊架部位的管道采取临时支撑，然后拆下弹簧箱返回供货厂家，在实验台架上调节弹簧箱的荷载。
3.2.3防甩支架调整
甩击限制器种类繁多，这里以最常见的一种类型为例进行介绍。
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图6防甩支架
甩击限制器由支撑底座、能力吸收器、间隙调整板组成。在热态试验中如果管道与甩击限制器间隙不够或管道与甩击限制器干涉时，根据设备和管道膨胀量可以去掉1块或2块调节板，保证设备、管道受热膨胀所需要的间隙。
在热态试验期间个别穿墙管空洞间隙过小，使管道与楼板或限制器干涉。为了使管道与楼板或者限制器的间隙满足管道位移要求，需要扩大管道穿墙或楼板的孔洞或调整限制器调整板的厚度。按照设计文件给出的间隙值，将调整块拆下，在刨床上刨薄调整板，使管道与限制器之间的间隙满足设计要求。
结论
管道支吊架在核电厂系统运行期间发挥着重要作用，为保证运行安全质量，需在采购、制造、安装各环节严把过程控制，以核安全文化和理念为指导，确保管道、设备的安全运行，为核电安全保驾护航。
参考文献
[1]APP-PH02-Z0-002.《AP1000 ASME Class1,2,and 3 Pipe Supports/ Tubing Supports》.
[2]APP-PH03-Z0-002.《AP1000 ASME B31.1 Pipe Supports Tubing》
[3]APP-GW-P1-027.《Lisega Standard Component Installation and Operation Infomation》.
作者简介
王长江（1991——），男，山东泰安，专责工程师，主要从事核电管道相关施工管理工作。