某三代核电厂主管道核级温度计安装介绍

张夫振

【摘要】本文描述了某三代核电厂主管道上的核级温度计的结构特点、安装难点和对策。对后续热电阻式温度的安装具有一定的指导意义。

【关键词】核电厂;核级温度计;安装

1、概述

某三代核电厂主管道上的核级温度计共计26支，布置在主管道的热段和冷段上。这26支核级温度计是套管式热电阻温度计，热电阻精度高、稳定性好。由于温度计和套管紧密贴合，可以实现温度变化的4秒快速响应，由于紧密贴合，所以安装难度大。

26支温度计包括4个冷段双量程温度计、8个冷段窄量程温度计、2个热锻宽量程温度计和12个热段窄量程温度计。宽量程温度信号主要用于主控室显示，宽量程温度信号是启动和停堆期间运行人员控制冷却剂温度的重要参考信息。窄量程温度信号用于产生反应堆冷却剂平均温度。

2、安装步骤

2.1套管和温度计RTD清洁度检查

温度计套管材质为316LN，内径尺寸为6.6±0.25mm，套管长度263.4mm，套管尖厚度1.78mm），非常薄，温度计RTD插入套管之后，RTD尖端牢牢顶住温度套管尖端内壁，并且套管内壁紧密包围整个温度计的RTD，实现快速响应时间小于4秒钟。不锈钢温度计套管外表面清洁度要求是B级，耐蚀合金表面基本无铁锈，但允许存在有限的局部表面氧化，其面积不超过总表面的1%，且直接目视检查或金相检查表明无点蚀和裂纹;内表面清洁度要求是C级，耐蚀合金表面基本无铁锈，但允许存在有限的局部表面氧化，其面积不超过总表面的。通过内窥镜检查温度计套管内表面是否有金属碎屑、腐蚀物、油污等异物。套管清洁度不合格后续影响温度计的安装和温度计的精准度。RTD金属表面清洁度同套管外壁清洁度要求。

2.2套管焊接

主管道上的温度套管是核一级部件，焊接要求高，施工工序复杂。套管和底座之间的焊缝是一圈满焊的角焊缝，但不同于一般的角焊缝，而是全程需要做3次PT检测，打底焊接时做一次PT检测，焊脚高度到12.7mm的时候做一次PT检测，总体焊完之后再做一次PT。焊接过程中需要严格控制质量，焊接质量直接影响温度计RTD的安装，如果温度套管焊缝不符合要求，甚至会有反应堆冷却剂泄露的风险。

2.3温度计RTD安装

移除温度计上的锁紧螺母，在连接件螺纹和延长组件右边螺纹及套管螺纹上涂抹核级螺纹密封剂，安装到温度套管后按设计要求施加力矩并去除套管和螺纹上多余的密封剂。将温度计电缆接线头对好便于接线的位置，温度计探针与温度计套管中心保持统一轴线插入温度套管拧紧六角螺母并按设计要求施加力矩，套管温度计组装完成。

3、经验反馈

3.1套管清洁处理

在温度计安装之前对已焊接到主管道上的温度计套管内外表面通过内窥镜进行清洁度检查，发现27支温度计套管中有23温度计套管内壁存在黑斑、锈蚀，内壁清洁度不达标。另外一台机组温度计套管在仓库中检查清洁也发现存在不同程度的銹迹。对于不符合温度套管清洁度要求的套管，进行现场清洁，所用材料如下：

●金刚磨石、3/16”不锈钢棒;

●最高速度小于1200rpm的无线钻机;

●除盐水、压缩空气、无毛白布、氯化物和氟化物低于200ppm的异丙醇;

清洁步骤如下：

●用清洁过的内窥镜观察锈迹位置，启动手枪钻至半速左右，将金刚磨石插入温度套管锈迹位置打磨。

●打磨后用除盐水冲洗套管，并用压缩空气将套管吹干。

●用清洁过的内窥镜观察，锈迹除掉后用占有异丙醇的无毛白布清洁套管，并用堵头堵住套管，部分难清理的锈迹需要重复清洁步骤。全程操作需戴无丁腈手套。

3.2 RTD的清洁度控制

RTD外观看似坚固但是非常容易脆弱，一旦有掉落或与硬物项磕碰，极有可能导致RTD损坏。RTD的外表面如因保护不到位，生锈斑直接影响RTD的安装。RTD外表面清洁度要求同温度套管外表面的清洁度要求为B级，即锈迹面积不超过每平方英寸2英寸。如果RTD跌落过或被硬物体碰撞过，即使没有外伤也要形成书面报告，因为碰撞容易导致RTD信号漂移。

在搬运RTD时，需要用PVC保护管将RTD保护起来，以免RTD搬运过程中跌落或与硬物体碰撞;在安装RTD时，需要全程佩戴无粉丁腈手套，确保RTD表面清洁不受污染。如RTD表面有污染或锈斑，可用以下步骤进行清洁：

●戴上无粉丁腈手套，用流动的除盐水冲洗手套至少5秒。把无毛白布放入除盐水中至少2秒，拧干，擦拭温度计所有外表面;

●让RTD自然风干或用氮气吹干;

●戴上无粉丁腈手套用异丙醇湿润过的干净的无毛白布擦拭温度计RTD表面，然后自然风干RTD;

●检查RTD清洁度，如不符合要求，重复以上步骤清洁至达标;将清洁后的RTD装在已经冲洗并吹干的PVC保护管内。

3.3温度计RTD与温度计套管不匹配的处理

套管内径只有6.6±0.25mm，由于每个RTD的外径存在一定的允许误差，设计公差叠加导致少数的RTD外径大于温度套管内径，这些RTD无法插入温度套管。温度套管焊接后管口变形也是导致RTD插不进温度套管的可能因素之一。RTD外径与温度套管内径不匹配，温度计无法正常安装。

用游标卡尺测量RTD最大外径，用千分尺测量温度套管内径，找到温度套管内径较小的部位，使用金刚砂的梢棒打磨套管，打磨之后的套管内径要控制在设计允许误差范围内0.26”±0.01”（6.6±0.25mm）范围内。

4、后续建议

温度套管出场验收必须要把质量关，确保从源头上控制温度套管清洁度。运输过程中也必须做好防潮保护措施。到场开箱验收时，用内窥镜逐个检查温度套管，对于清洁度不合格的产品返厂处理。

温度套管的施工要用焊接经验丰富并且持证上岗的焊工，按设计要求调整焊机的电缆、电压值，以要求的焊接速度进行焊接。焊接时取下堵头，需对温度套管焊接前后进行测量管口变形量，并将堵头恢复，以防温度套管受到污染。

做RTD的模拟件，用来检测每一个温度套管的内径是否足够插入RTD。在温度套管焊接前和焊接后均用RTD模拟件试插。发现有RTD与温度套管内径不符合的情况，尽早处理。

结语：

综上所述，某三代核电厂主管道核级温度计的安装过程遇到了一些问题，通过采取措施，成功解决了这些问题，为后续同类型的温度计的安装提供借鉴。

参考文献：

[1]IEC60751-2008，工业铂电阻仪表及铂温度传感器[S].瑞士：IEC.2008.

[2]ASME PTC 19.3，仪表及仪器第三部分-温度测量[S].美国：ASME.1974.

[3]APP-PY72-V8-01 AP1000 RCS hot and cold leg RTD thermowell installation.

[4]APP-JE53-Z0R-001 AP1000 Class 1E Resistance Temperature Detectors Data Sheet Report.