李建
中国核工业第五建设有限公司 上海市金山区 201512
摘要：本文主要阐述了AP1000堆型核电主管道冷段B壁厚超差产生的原因，并针对壁厚超差进行分析计算，通过中心偏移、内镗角度改变等方法大大的提高了壁厚，同时提出了后续设计和制造过程的改进建议，解决了AP1000主管道冷段本体壁厚超差，确保了现场安装的顺利进行，为后续AP1000堆型及CAP1400堆型主管道安装奠定了坚实的理论基础。
关键词：主管道；中心偏移 ；内镗角度；超差；
1.前言
AP1000反应堆冷却剂系统由两个热交换环路（A、B环路）组成，每个环路主要由一台蒸汽发生器，两台反应堆冷却泵，一根主管道热段，两跟主管道冷段构成。
AP1000主管道冷段材质为316LN不锈钢，规格为φ688.85×65mm、长度6.84m、重量为6.79T，制造采用整体锻造和冷弯工艺；而主管道两端的坡口需根据激光测量数据和3D虚拟建模确定切割量后在现场进行坡口加工，坡口加工分为内镗和外坡口加工，内镗主要由镗孔深度2T（T为管道壁厚）、内倒角、内径和最小壁厚≥61.7mm的要求，见图1：AP1000主管道冷段RV侧坡口结构示意图。
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图1.AP1000主管道冷段RV侧坡口结构示意图
1.1.模拟组对的基本原则
1.1.1.2.1.3.1.4.1.4.1. （1）利用激光跟踪仪测量已安装完成的压力容器筒体及冷、热段管嘴数据，测量未安装的蒸汽发生器/ 主泵本体、主管道和已预安装的垂直支撑位置及上部标高等数据；
（2）以压力容器筒体实测的中心为建模的基准，以压力容器中心过热段管嘴中心的延长线长9144mm为蒸发器冷态位置；
（3）检查主管道热段水平直管两端高差，反应堆压力容器接管处低，直管和弯管相切处高；
（4）检查主管道冷段两端高差，反应堆压力容器接管处低，主泵接管处高；
（5）检查主管道冷热段与压力容器和蒸汽发生器/主泵接管嘴的间隙和错边量符合设计要求；
（6）蒸汽发生器垂直度要求满足设计要求。
1.2.切割量的确定
根据组对原则，不断调整模型，使模型达到最优状态确定主管道两端的切割量，具体的主管道冷段B的组对结果为反应堆压力容器端切割量97.22mm，端面倾斜角度1.72°，蒸汽发生器端切割量72.4mm，端面倾斜角度0.51°。
2.壁厚计算
根据切割数据位置，测量主管道外形、内外径、壁厚等数据，对应压力容器、蒸汽发生器/主泵冷段管嘴实测内径数据，对主管道冷段B坡口加工数据进行分析计算。
（2）2.2.1.冷段B压力容器端
根据确定的压力容器端切除余量后（内镗孔未镗），冷段B端部、1T深度位置、2T深度位置的壁厚及内径其数据见表1。
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根据上表中内径及壁厚情况，按照图示1坡口形式进行分析计算，得出坡口加工后压力容器端壁厚数据见表2。
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3.问题提出
（3） 通过理论计算和分析发现冷段B加工后壁厚小于设计的最小壁厚61.7mm，冷段B最小壁厚出现在90°位置2T深度处为55.35mm，无法满足设计要求。
4.原因分析及建议处理方案
3.4.4.1.原因分析
4.1.1.设计问题
（4）4.1.4.1.1.（1）根据图示1中要求内镗深度为2T,即镗孔深度至少需要130mm，而设计的冷段RV侧直管段只有101.42mm，内镗已经到了弯管处。
（2）主管道RV侧设计的尺寸链不闭合。
a)根据主管道设计图纸主管道冷段外径允许范围为686.30～701.50mm，内径允许范围为555.00～562.60mm。
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图2.主管道冷段内外径数据
b)根据设计要求主管道冷段坡口内径设计值为563.90±0.30mm，设计主管道最小壁厚为61.70mm。
c)当外径介于686.30～687mm时，主管道外径满足设计要求，而此情况下，内镗按照内径值563.90±0.30mm加工，加上管道最小壁厚61.7mm时，理论计算外径将不能满足设计的686.30～687mm要求。
（3）设计对制造提出的椭圆度要求过大，椭圆度≤4%。
4.1.2.制造问题
4.1.2. （1）主管道制造采用冷弯技术，夹具的位置位于主管道RV侧直管段与弯管接合处，使得直管段也变成了弯管，并使拉伸处的壁厚变薄，压缩面的壁厚变厚，且成为一个椭圆。
（2）冷弯后需要进行固熔处理，消除硬力，固熔后弯曲角度会发生一定的变化。
（3）主管道镗孔区域的外表面存在凹凸不平，最大的凹坑深度达到8mm。
4.2.建议处理方案
4.2.4.2.1.对于主管道冷段壁厚超差，建议修改主管道坡口水平内镗改为内镗面与加工轴线有0～2.50°夹角。
4.2.2.建议将冷段B RV侧最小壁厚由61.70mm修改为59mm。
4.2.3.建议由原管嘴的中心线对齐改为冷段中心线偏移2.54mm以内。
4.3.处理结果
4.3. 根据计算，使冷段B中心偏移，内镗孔倾斜角改变的情况下对其进行内镗孔，计算得出冷段B壁厚数据，具体数据见表3。
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5.结论
通过对冷段B的切割数据的确定，并对坡口加工区域的数据进行详细的测量和计算，提前发现冷段B RV侧壁厚超差问题，并通过以下方法可优化管道的壁厚，解决了管道壁厚超差问题，并顺利的将管道使用于现场，节约了工期和成本。
冷段B通过采用中心偏移，内镗孔倾斜角修改的情况下对其进行内镗孔，主管道冷段B 90°位置2T深度处最小壁厚由55.35mm提高到61.12mm；提高了约6.00mm。
通过设计修改确认，将原有设计的最小壁厚61.70mm调整为59.00mm，冷段B的最小壁厚61.12mm均满足设计要求。
采用上述的优化方法，为三门和海阳1#机组主管道的顺利释放奠定了技术依据，在三门一号机组和海阳一号机组主管道实际加工过程中得以运用，取得了成功。
6.参考文献
[1].孙汉虹等.第三代核电技术AP1000. 中国电力出版社 2009
[2].激光跟踪测量系统 张博 彭军（1.北京航空航天大学，北京100083；2.中国一航北京长城计量测试技术研究所，北京100095） 【中图分类号】TN249；TH741.1【文章编号】1002-6061（2006）04-0005-02