文 学，侯晓宇

（福建福清核电有限公司，福建福清 350318）

0 引言

TUY55管道验证试验（以下简称本试验）是在核电厂热试阶段（II.3），依据《管道调试大纲》等上游文件，检查主要管道从冷态到热态的响应（位移）是否在设计范围内，确保管道的机械性能满足设计要求的试验[1]。以某百万千瓦级核电厂2#机组的TP2TUY55管道验证试验为例，介绍试验涉及到的难点及其优化方法等。

依据一回路的升温过程，分别对每个测点设置了4个测量平台：常温→180℃→291.4℃（可在275℃时开始测量）→回到常温。

《NISG51试验导则》为本试验提出了3种方法：管夹测量法、位置指示器法和阻尼器读数法[2]。依据现场可操作性和数据准确性等分析，本试验采用导则中的管夹测量法。

如图1所示，管夹装置由支撑臂、支撑杆、卡箍等组成，划线针穿过支撑臂在记录纸（最小刻度1 mm）上打出各测量温度时的记录点，这些记录点即可表示为待测管道在对应温度平台时的位移值和方向。实测与理论位移值之差小于±5 mm或±30%理论值（取较大者为判据）；实测位移方向须与理论位移方向一致。

1 试验准备

1.1 文件准备

图1 管夹测量法

（1）上游文件。结合设计院给出的《管道和管道支吊架待检点清单》等上游文件，将全部测量点现场核查后发现：部分测点现场不存在，部分测点缺少理论位移值，部分测点参考坐标系未明确等不符合项。将不符合项以TCR等形式与设计沟通，要求澄清或升版文件。

（2）调试规程。依据最新版上游文件，结合同行经验反馈，编写生效试验规程。

（3）测量工具图纸。依据现场查勘结果和上游文件，制定科学合理的测量方案，并绘制管夹装置等图纸，以便交付厂商进行加工制作。

（4）其他文件。试验开始前，还需办理TSD、调试文件包等文件编写并生效，收集全部测点的管道三维制作图等。

1.2 物资准备

根据各测点的安装布置等特点，预制对应的管夹测量装置。另外，还需提前准备劳保防护用品等。需准备的工器具、耗材主要有：①工器具，包括管夹装置、点温仪、钢板尺、直角尺、线坠等；②劳保防护品，如防烫手套、防毒面罩等；③耗材，如泡沫胶、双面胶、坐标纸（用于数据记录）等。

1.3 人员需求

本试验周期长、工作量大，因此需提前周密计划、优化人力配置，确保试验顺利进行（表1）。

表1 试验的人力配置

2 试验难点和优化方法

2.1 坐标系的建立

2.1.1 传统方法

由于试验数据（位移）是矢量，故参考坐标系建立的准确性将直接影响试验结果的置信度。参考坐标系主要分为：局部坐标系和总体坐标系。

局部坐标系可通过管道、阀门及支吊架等的相对位置确定对应坐标方向，这类坐标系的建立较为简便。

而在总体坐标系下，X（U）正方向为1#机组堆芯指向2#机组堆芯的方向，Y（V）正方向为2#机组堆芯指向2#机组常规岛中心线的方向，Z（W）为竖直方向，故总体坐标系的建立较为困难。

建立总体坐标系的传统方法有：

（1）指南针法。首先在厂房外用指南针分别定位X/Y的方向并记录，然后在测点位置根据记录确定测点的X/Y方向。此法看似严谨可靠，但由于厚实的厂房对地球磁场产生了一定的屏蔽，因此实际过程中用该法所得的坐标方向误差较大。

（2）土建标记法。此法利用建安阶段在厂房内放线所得的标识确定坐标，但到热试阶段时，大量标识已经被厂房面漆覆盖。因此，该法实际操作较为困难。

2.1.2 优化方法

经细致分析现场布置，本试验将坐标系建立的方法进行了优化：结合管道三维制作图的间接计算法。即利用对应测点的管道三维制作图，先将测点视作局部坐标系而安装管夹，待测出对应数据后，依据管道三维制作图中局部坐标系与总体坐标系的相对位置关系，计算出对应测点的实际位移。该法虽然增加了计算步骤，但试验最终的准确性和可操作性均较强。

2.2 管夹安装与调整

2.2.1 难点和误区

由于管夹紧固到管道上后，管夹与管道（近似刚体）的热位移基本保持一致，因此常误认为管夹的初始指向并不重要，只需在记录纸上标明参考坐标系即可，故容易忽略管夹初始指向的重要性。但由于尺寸较小的记录纸（170 mm×250 mm）没有合适而准确的参照物，故很快便迷失在偌大的厂房中，难以准确定位图纸标识的参考坐标（比如站在R760的环廊上准确定位堆芯方向）。

2.2.2 优化方法

为此，本试验充分利用管道三维制作图中详细的定位和标识，将管夹指向参考坐标系的某一个方向（视具体情况选择）来安装，以便充分利用准确性和操作性均极强的管道自身特性，准确定位管夹，保障测量数据准确可靠。下面以本试验的第15#测点为例阐述优化方法。

如图2所示，15#测点在2环蒸汽发生器（VVP系统）二次侧出口管R760.606支架处。U向为沿管线垂直地面向上，V向为2#机组常规岛中心线指向核岛中心线方向；W向为1#机组堆芯指向2#机组堆芯方向，3个方向上的理论位移分别为40 mm、62 mm和80 mm（管道计算报告编号为R6252 DC.900）。U向为测点处垂直于地面向上，较为直观。故难点在于确定待测管道（Φ812 mm）处的V和W方向。

只需在待测管道上找到V（W）向，然后将管夹旋转至指向V（W）向即可。考虑现场障碍物，本测点选择将管夹指向W，即：需要在管道上找到T点。

图2 15#测点示意

由图示已知：OV⊥OW （100GR⊥0GR），∠mOn=90°，27.777GR与OW夹角为25°。容易求出∠hOd=5°。由于Oh为管道支架凸耳的中垂线，故可由此确定管道上的H点。

R——管道半径，mm

此时可在管道上确定T点并标记。此时将管夹旋转至指向OT向的位置，即为W方向。

2.3 记录纸的坐标确定

由于打点的数据最终是显示在记录纸上，因此在记录纸上准确标识出测点的参考坐标系，才能保障试验结果可靠。

管道支撑杆指向特定方向后（X/Y/Z），可使用2个线坠（铅垂）在记录纸上准确标出参考坐标系方向。如图3所示，假设已确定管道支撑杆指向Y向，则在支撑管上放2个线坠，并使线坠尖离纸上方约1 mm处，待线坠静止后用直尺将线坠尖部连线即为Y向。然后可便捷地确定X向（互相垂直）。

2.4 打点注意事项

打点时，需要将划线针缓慢插入支撑臂中，并确认支撑臂无摇晃振动，待整个针头都进入之后，自然释放。另外，每次打点后需在记录纸上进行标记，防止测点数据混淆或遗失。

2.5 记录纸的保护

图3 记录纸的坐标确定

本试验时间跨度长，测量工具尤其是记录纸长时间在现场放置很容易被沾污甚至损坏，造成数据损坏，从而使得试验最终结果可靠性不佳。为了更好地保护测量工具和数据，试验期间主要进行了以下工作。

（1）布置警示围栏。除了张贴试验工作的告示牌、测点基本数据等标识外，用铁制警示围栏将测点合理圈住，防止误碰等造成数据和工具损坏。

（2）记录纸和支撑板的定位保护。支撑板在现场定位后，将记录纸粘贴在支撑板上。为防止试验过程中记录纸损坏沾污等原因造成原始数据丢失，故在记录纸粘贴后需将记录纸与支撑板准确划定位线标识，并拍照保存，以便该记录纸损坏后，更换新的记录纸也能和旧记录纸在同样的相对位置，不会造成坐标方向的误差。另外，还为每个测点的记录纸设置了防水保护套，保障试验数据安全可靠。

（3）拍照留底。定期将记录纸拍照留底，防止数据断档。

2.6 恶劣工作条件下的测量取值

热试期间核岛内的甲醛等有害气体含量随系统温度上升而增加，为保障人员安全，质量安全部门会根据定期监测结果确定工作人员在安全壳内的停留时间，因此提前熟练掌握测量方法、优化测量工序、合理分工对保护人员和保障试验顺利开展均十分重要。另外，试验期间，试验负责人严密跟踪甲醛等检测结果，在进入核岛前将工作组分成2个小组，并指定一人负责打点和拍照，另一人负责标识和记录，有效减少了人员岛内停留时间，在满足试验要求的情况下，更好地保障了人员安全。

3 结论

TUY55管道验证试验是在核电厂热试阶段，依据上游文件，检查主要管道的热态响应等机械性能是否满足设计要求。其中，坐标系建立、管夹安装与调整、记录纸的打点与保护等是本试验的难点和重点。

本试验结合现场工况进行了一定的优化，既使试验顺利合格完成，也为同类试验提供了一定的参考。