引言

核反應(yīng)堆壓力容器是承受高溫、高壓、長期輻射的厚壁高壓容器,包容和支承著整個堆芯部件,是一回路壓力邊界,屬于安全1級、抗震1級、質(zhì)量1級和設(shè)計等級核1級的重要設(shè)備,必須保證其在核電廠40年壽命期內(nèi)絕對安全可靠,因此對其在材質(zhì)、制造、檢驗及在役檢查等方面都提出了極為嚴格的要求。

反應(yīng)堆壓力容器的出廠水壓試驗用于考核該設(shè)備各處承壓元件和焊縫的強度及各密封接口的嚴密性是否滿足設(shè)計要求,同時也可通過試驗時的變形和應(yīng)變測量評估整個容器的結(jié)構(gòu)強度是否符合設(shè)計要求。

本文將介紹防城港2號核反應(yīng)堆壓力容器的出廠水壓試驗,測量了壓力容器若干部位的應(yīng)變量以及筒體法蘭和頂蓋法蘭的變形量,為驗證壓力容器的結(jié)構(gòu)強度提供了可靠的試驗數(shù)據(jù)。

1應(yīng)變片布置與測試儀器

1.1應(yīng)變片選取與防護

由于壓力容器測試環(huán)境為高壓水環(huán)境,故壓力容器內(nèi)外壁均采用防水應(yīng)變片。本次測試采用日本東京測器研究所研制的wFRA-3-17-30L應(yīng)變片。壓力容器內(nèi)壁測點應(yīng)變片先用Z70膠水粘貼,后用AK22防水膠泥覆蓋應(yīng)變片完成第一道密封,再用ABM75鋁箔完全覆蓋應(yīng)變片。應(yīng)變片導線用3M-VM膠帶雙面粘貼,確保應(yīng)變片及導線的防水密封性。

1.2密封接頭研制

由于進行高水壓測試,因此必須對應(yīng)變片導線引出口進行密封,本試驗采用密封接頭對導線引出口進行密封。密封接頭的好壞直接影響水壓試驗的成功與否,因此要求密封接頭絕對可靠,不能滲漏,對密封接頭的研制提出了很高的要求。

密封接頭引線采用螺栓雙頭鎖緊方式密封,每芯導線依次穿過緊固螺栓、墊片、楔形塊、特制密封墊片,另一端連接水下應(yīng)變片,密封結(jié)構(gòu)如圖1所示。引線密封包括筒體接管引出線的密封和頂蓋引出線的密封,筒體引線接口設(shè)置在筒體密封接管上,頂蓋引線則從CRDM管接口引出。測試組共研制了7套筒體接管密封接頭,每個密封接頭有8根引線引出,如圖2所示:頂蓋位置研制了3套密封接頭,每套密封頭有7根引線引出。所有密封接頭裝置都在增容緩沖罐上加壓測試,23MPa水壓下保壓1h不滲漏。

1.3應(yīng)變片測點布置

應(yīng)變片位置、類型、數(shù)量及編號如表1所示。應(yīng)變片測點布置為考慮水壓試驗時溫度對應(yīng)變片的影響,在筒體內(nèi)部和外部分別設(shè)置了單軸應(yīng)變片作為溫度補償片。本次測試采用Ts3890型分布式靜態(tài)電阻應(yīng)變儀,含60個應(yīng)變測試通道。

1.4水壓試驗測試要求

水壓試驗使用的水為A級去離子水,最高水溫80C,正常水溫40~60℃。壓力容器承受最大水壓為22.8MPa。升壓階段:壓力在11.38MPa、15.5MPa和17.13MPa階段保壓檢查:最大壓力22.8MPa階段保壓0.5h:降壓階段:在17.13MPa階段保壓1h檢查容器。試驗要求在17.13MPa以下,升、降壓速度小于0.2MPa/min:17.13MPa以上,升、降壓速度小于0.1MPa/min,要求至少間隔1MPa進行一次應(yīng)變數(shù)據(jù)采集。

2水壓試驗應(yīng)變測試結(jié)果

整個壓力容器水壓試驗應(yīng)變測試時間持續(xù)約7h,所有密封接頭在水壓試驗應(yīng)變測試過程中均無滲漏發(fā)生,應(yīng)變片電阻和導線絕緣電阻均正常,保證了整個壓力容器水壓試驗和應(yīng)變測試的順利進行(圖3)。整個水壓試驗過程中,壓力容器的殼體、接管及焊縫均未出現(xiàn)滲漏等異常現(xiàn)象。

圖3壓力容器水壓試驗應(yīng)變測試現(xiàn)場

22.8MPa水壓下壓力容器本體部分測點的應(yīng)變測試結(jié)果如表2所示,并選取計算了進管接口內(nèi)拐角8號測點的主應(yīng)力參數(shù),如圖4所示(因篇幅有限,其他測試內(nèi)容未詳盡給出)。所有測點測試數(shù)據(jù)結(jié)果表明:壓力容器內(nèi)外測點部位均處于彈性狀態(tài),在壓力容器允許的結(jié)構(gòu)安全范圍內(nèi),實測數(shù)據(jù)表明了應(yīng)變測試的可靠性。

3結(jié)論

本次防城港2號反應(yīng)堆壓力容器出廠水壓試驗和應(yīng)變測量表明:

(1)反應(yīng)堆壓力容器的殼體和接管焊縫質(zhì)量良好,外壁、接管、焊縫處未出現(xiàn)滲漏等異常現(xiàn)象:

(2)采用的螺栓機械鎖緊的引線密封結(jié)構(gòu)保證了導線的良好密封性及絕緣性,解決了高水壓下應(yīng)變測試所遇到的水下應(yīng)變片密封保護和導線密封防泄漏問題,為類似的高水壓試驗提供了可靠經(jīng)驗:

(3)壓力容器內(nèi)外測點應(yīng)變數(shù)據(jù)顯示結(jié)構(gòu)均處于彈性狀態(tài),在壓力容器允許的安全范圍內(nèi)。