引言

核反應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、質量1級和設計等級核1級的重要設備,必須保證其在核電廠40年壽命期內絕對安全可靠,因此對其在材質、制造、檢驗及在役檢查等方面都提出了極為嚴格的要求。

反應堆壓力容器的出廠水壓試驗用于考核該設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計要求,同時也可通過試驗時的變形和應變測量評估整個容器的結構強度是否符合設計要求。

本文將介紹防城港2號核反應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構強度提供了可靠的試驗數(shù)據(jù)。

1應變片布置與測試儀器

1.1應變片選取與防護

由于壓力容器測試環(huán)境為高壓水環(huán)境,故壓力容器內外壁均采用防水應變片。本次測試采用日本東京測器研究所研制的wFRA-3-17-30L應變片。壓力容器內壁測點應變片先用Z70膠水粘貼,后用AK22防水膠泥覆蓋應變片完成第一道密封,再用ABM75鋁箔完全覆蓋應變片。應變片導線用3M-VM膠帶雙面粘貼,確保應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,另一端連接水下應變片,密封結構如圖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應變片測點布置

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

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進行一次應變數(shù)據(jù)采集。

2水壓試驗應變測試結果

整個壓力容器水壓試驗應變測試時間持續(xù)約7h,所有密封接頭在水壓試驗應變測試過程中均無滲漏發(fā)生,應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?，F(xiàn)象。

圖3壓力容器水壓試驗應變測試現(xiàn)場

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

3結論

本次防城港2號反應堆壓力容器出廠水壓試驗和應變測量表明:

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

(2)采用的螺栓機械鎖緊的引線密封結構保證了導線的良好密封性及絕緣性,解決了高水壓下應變測試所遇到的水下應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)壓力容器內外測點應變數(shù)據(jù)顯示結構均處于彈性狀態(tài),在壓力容器允許的安全范圍內。