核电管道保温工程的设计及施工思考

张家兆

中国核工业二三建设有限公司 北京 100000

核电站在正常的运行过程中，存在着高温工艺管道内介质的热损耗和低温管道内介质的冷损失。为了进一步保证核电站的正常运行，使其在工作中保持良好稳定的工作状态，必须做好核电管道的保温工作，在进行保温设计的时候，结合核电管道施工的具体情况，进行专门化和个性化的设计，做好管道建设材料的选择，通过建设方案的调整和优化提高管道工作效率，为核电建设企业经济效益和社会效益的综合提升提供必要的支撑和保障。

1 核电站管道概述

核电站在正常运行时，很多工艺管道和设备都处在特殊的环境中，尤其是要受到高温高压的影响和冲击，其温度通常要高于环境表面的实际温度，这就容易导致热量在实际的传递过程中，通过表面大量散失，使得核电厂在实际的运行中出现电功率下降和热源损失等问题，而且同时在高温高压状态影响下，还特别容易造成核电厂周围的环境温度急剧升高，从而对核电厂的安全稳定运行产生威胁。除此之外，核电厂和常规电厂在实际运行中还存在着一定的联系，那就是在工作中不仅要对管道进行必要的保温工作，还要对低于表面环境和温度的管道进行保冷设计，通过保温和保冷工作的协调运转，才可以在一定意义上为核电厂的高效运转提供保障。核电站管道的设计关乎到整体的施工质量以及正式投入后的实际效果，在施工中需要加强对各个环节的管理，尤其要确保核电建设施工的稳定和安全，使整个施工都能在控制之内，在建造保温结构的时候，更要对施工过程进行监督和管理，确保保温结构在设计上能够科学合理，真正在应用中发挥自身的功能和作用，为核电工程进一步深入发展创设积极地条件，通过核电事业的发展提高我国经济发展水平，为我国的现代化建设添砖加瓦[1]。

核电站绝热设计的主要目的是保证在核电厂的实际运行中，减少管道和管道设备由于环境温度的影响所导致的散热等损失，使其在工作中能够满足实际的核电建设工艺需求，通过对生产环境的不断完善，实现核电企业经济效益的提高。在对其进行设计和安装的过程中，不仅要注重材料的选择，材料的质量要符合国家建设的相关标准和规范，具备生产合格书，同时由于材料的种类具有多样性特征，不同的种类在性能上有所区分，要求选择符合核电管道建设要求的材料，在做到质量有保证的同时也要和具体的生产实践相适应，从而在施工中将自身的价值发挥到最大化。核电站核岛中需进行的保温安装的系统分散于蒸汽供应系统和核岛配套设施辅助系统中绝热结构的设计、安装的相关内容，并根据核电管道安装对于温度的要求，做好保温材料的区分，完成核电站管道的保温工作。

2 核电站管道设计

为了进一步保证核电站管道设计的周密和详细，在进行具体的设计规划时，通常分为两个环节，它们分别指的是初步设计和详细设计。通过这两个方面的设计和管理，针对管道施工的现实状况，制定科学明确的施工方案，从而为后期的施工建设提供有力指导，全面实现科学合理的管道布局。初步设计指的是从宏观上做好设计工作，它所包含的范围往往更大更广，要求根据管道系统建设的总体目标要求，从大方面对管道施工可能会牵涉到的各方面内容做好筹备，主要包括对管道布设等级、相关技术参数和安装流程和方法等进行大体的规划和设计，从总体的设计走向出发，对个别管理方向进行系统化和细致化的设计，通过对管道的各方面要素建立清晰的了解之后，对应用的管道设备和管道材料等进行初步的确定，进而为下一阶段的施工做好准备。详细设计则是在初步设计的基础上，对施工方案的进一步明确，在进行规划的时候同样要根据管道安装的相关技术规范和标准，使其可以和管道布置方案之间实现有效的结合，对管道施工中所需要使用的支架以及排列和方向等作出明确的规定，并对应力通过相关数据实现精确计算，通过图纸对比分析，完成对设计方案的调整和优化，有效解决和处理核电运行中存在的问题，确保应力能够在一定程度上符合相关设计标准。在通过一定的措施和手段完成了对管道应力的科学计算后，还需要对管道支架载荷和功能做好有效的确定，使其在实际的工作中能够满足应力的需求。除此之外，在该环节还要注重对管道直径、管道压力以及管壁厚度的全面系统设计，对这些项目进行管理和控制的目的主要是为了确保管道施工可以更加的标准和规范，避免在实际运行中由于管道泄露所产生的安全事故，保证管道施工安全[2]。

3 保温结构及材料要求

核电工程的保温结构并不是单一的，往往要包括三个部分，分别是保温层、保温外壳和保温附件。保温结构在现实中进行应用的时候要求体现出一定的优势，尤其要具备密封性和防渗透性。如果保温结构不满足这两点基本的要求，那么整个保温设计也就流于形式，难以在现实中发挥实质性的效果，并不能对管道施工产生积极的促进作用。保温结构在一定程度上应该保证在保温材料寿命年限内的完整性，而且保温结构还需要具备实际所需的机械强度，在实际的应用中其总是要受到外部环境等因素的影响，在具体的作用和影响状态下，保温结构要在承载力上达到一定的标准，防止由于外力的作用出现损害等现象。而且保温结构在工作中一般是处于辅助性的地位，这就要求在设计中必须秉持科学合理的原则，尽可能做到安装和拆卸简单，这样在具体的应用中就可以有效节省时间。核电站中保温结构在形式上进行划分一般包括两大类，也就是可拆性结构和非可拆性结构。可拆性结构为非固定式保温结构，通常适用于核电厂管道和相关设备在役检查的焊缝、补偿器和巡视的设备以及部件等。这些结构在制造的过程中，使用的多为金属盒的结构形式，在奥氏体不锈钢制造的管道及设备安装上的保温层可拆段，以及在实际的运行状态中，与管道和设备要发生接触的所有物件都要使用不锈钢工艺进行制造。在将保温层拆除之后，没有拆除的部分和焊缝之间应该预留出适当的距离，这样在对保温结构的部件进行在役检查的时候，也就会更加的方便和快捷，有利于检查工作的快速进行[3]。而非可拆性结构则是固定式保温结构，通常情况下和可拆性结构相反，在适用性上也截然不同，这种结构适用于不需要进行在役检查和检修的一般性要求的管道及设备保温。核电站的保温材料通常分为玻璃棉纤维保温材料和硅酸铝保温材料。在对管道状态进行分析之后，需要选择适用的材料并进行采买，保温材料以及保温附件在采买完成后需要在预制车间预制，不能在施工现场进行下料和安装等工作，始终需要遵守安装规范。保温材料的质保等级为QA3，而保温附件在进行预制和安装的时候，其质保等级则表现为QNC。在保温结构设置完毕之后，要求在保温层的外表面设置保温外壳，而且在不同的场合和环境中，使用的外壳在材质上也要有所区分。在核电站一般是使用金属保温外壳，而反应堆房内则需要采用不锈钢板制造，其他的厂房大多数使用的是铝板制造。在保温外壳制造结束之后，为了保证外壳的稳定性和安全性，还要对其外部结构进行加密和牢固操作，避免外壳在环境变动的情况下或者是在地面振动的场景下，产生渗水、散缝以及坠落等现象。在对保温外壳进行接缝处理的时候，可以根据实际情况选择最适宜的接缝方式，主要有搭接、插接和咬接三种。防潮层的使用只是针对冷保温而言，其中反应堆房内使用阻燃且耐辐照防水卷材[4]。

4 保温工程的施工和注意事项

核电工程的保温清单通常情况下是由工艺系统专业统一给出，但是根据工程的实际情况，也需要具体问题具体分析，秉持着实事求是的原则，对相关方案进行适当的调整。由于核岛厂房的空间小，但是物料却比较多，施工中也难免会因为操作上的失误导致出现安装偏差，在管道保温中出现的问题更是数不胜数，以下将是在保温操作中需要特别注意的一些具体事项。

保温施工在进行的时候，要求严格根据相关施工设计文件的要求进行作业，与此同时为了使得设计方案和管道安装实现更好地契合，也要以现场的实际情况作为重要参考，并结合电站的施工经验进行具体的规划和安排。通过对某一个压水堆核电站的现场情况进行深入分析，在此基础上总结出了管道保温施工的详细经验：首先保温工程施工通常是在管道设备安装完成之才正式进行的，在现场进行主要的施工建设。而且在正式开展保温施工工作之前，需要对实际所使用的保温材料以及相关保温制品的质量和安全性进行综合的检查，确保其符合实际保温的要求并且满足国家的工程建设标准。在施工的过程中也要遵守我国相关部门颁发的规程和标准，施工中避免出现损害现场管道和其他设备的情况。其次保温结构中的某些部件，例如像是可拆卸保温盒等物品，需要在预制场完成成品或者是半成品的加工，之后再将其运输到现场完成组装，这样在一定程度上就可以保证工程质量，而且还可以加快施工进度，确保施工可以在预计的时间内完成。三是对于已经安装完成的管道和设备，在正式保温之前应该根据相关技术规范进行水压测验，在其经过测验并且达到合格标准之后再进行保温施工，避免在施工结束后再发现其和规定之间存在较大差距，这样不仅会延缓施工工期，还会增加施工成本。而且在施工的时候如果碰到特殊情况要先开展保温施工，需要先将管道焊缝预留出来，在管道和设备安装并且经过检验达到合格标准后，再将焊缝处补做保温施工。四是施工原因所造成的保温干涉的现象，如果在实际的施工中管道距离较近或者是标高不符合最初设计的要求，就会导致保温结构施工难以顺利开展，原则上需要施工方返工修改管道，并且让出一定的保温间隙。如果在实际的施工中通过相关研究和分析，确定是由于电站设计不足所导致的问题，可以在征得上游专业的基础上，对保温的厚度进行重新的规划和调整，使其达到实际施工建设的要求。五是对产生保温干涉的管道专业物项，可以对管道走向进行适当的调整，与此同时也能够对支架的形式根据实际情况作出具体化和个性化的调整和设计，但是在进行调整的过程中，需要在不影响支架功能的前提下进行，从而方便在实际工作中让出施工空间。对于产生保温干涉的专业物项，必须首先征得相关专业的同意，再根据实际情况进行详细的规划和调整，从而满足保温施工的要求。比如在施工中根据现场的情况可以对护栏进行适当的切割，孔洞也可以根据要求进行扩大，使其和施工实际相符合。六是保温层和管道以及设备之间，在实际建设完成之后要实现紧密的贴合，只有保温设备和保温的具体物体之间在距离上相对较近，并且真正合二为一，才能在实际的运行中起到一定的保温作用，避免热量的散失，对管道起到一定的帮助和维护作用，避免管道在运行中受到外部环境的破坏和影响从而产生破裂，这样将会对整个工程建设产生毁灭性打击，不利于核电工程建设的高效发展。在正式完工后保温结构表面应当平整，金属外壳需要紧紧贴合绝热材料表面，不允许存在褶皱、开裂等缺陷。七是在管线保温工作完成后，保温结构不得对所在管道本身的运动产生附加影响，需要让管线进行热位移，而且在这一过程中，也不可以影响和改变支架的功能。比如，保温结构在进行安装和固定的时候，应该尽可能避免和钢结构或者是其他的固定物绑定，多根管道在设置时也要避免和保温结构做成一体。然后要对孔、阀门等进行检查，确保其在合适的位置，在保温层进行施工的时候，需要预留出一定的孔隙并用保温毡对其进行填实[5]。

5 质量检查及验收

在核电管道保温施工设计中，当所有的保温结构安装完成后，并不意味着整个工程的结束，必须要在工程结束之后，对工程质量进行严格的检查和验收，确保工程质量可以达到国家规定的标准。而且在验收工作结束之后，要做好相关的记录和总结，并将数据信息进行留存，对不符合工程质量规范并在质检中不合格的项目进行标注，在后期对其进行及时的修补，确保最后的实际安装和施工图纸保持一致。

6 结束语

在核电站开展相关工程的时候，由于环境的特殊性和复杂性，要求必须做好项目管理工作，加强对施工中各个环节的监督，确保施工能够按照相关施工规范进行，并且在施工中要做好细节工作，注重其对施工质量的影响，通过必要的措施和手段提高核电建设水平。核电管道施工作为整个施工的重要环节，更是需要在施工中做好相关工作，尤其是要做好管道保温工作，由于管道内部温度和表面环境温度存在一定的差别，在不同的位置对温度的要求也存在明显差异，这就要求根据实际情况做好管道的保温，对其进行不同程度的调整，防止由于温度差异较大而导致管道出现破裂，这样就很有可能造成核电的泄露，从而不但影响到核电厂事业的顺利发展，还会对人们的生命健康产生损害，因此必须注重保温工作的重要性和必要性，对各种影响因素充分协调，确保保温施工和施工计划在整体上保持一致。