高温气冷堆舱室壁热电偶贯穿件的安装

王丹丹

摘  要：高温气冷堆舱室壁热电偶贯穿件安装是舱室热电偶安装的重要环节。鉴于此，就热电偶贯穿件安装、热电偶安装及热电偶贯穿件焊接过程中出现的难点展开论述，采用装配工装解决了热电偶装配时出现的难点，采用相关工艺措施控制了热电偶损坏的风险，最终保证了热电偶贯穿件的顺利安装。

关键词：高温气冷堆;舱室壁贯穿件;热电偶

1引言

高温气冷堆舱室在正常运行工况下由负压排风系统保持负压状态，具有阻止放射性气体向反应堆其他区域扩散的功能。舱室壁热电偶贯穿件作为屏障的一部分，具有屏蔽、密封、承压等功能，同时保证贯穿舱室壁的铠装热电偶的电气连接功能，以保证铠装热电偶的测量功能。

传统压水堆电气贯穿件是进行安全壳内外电缆连接的装置，满足反应堆安全壳内电气设备的供电、控制、保护、核测量、照明、仪表、通讯等信号的传输功能，其安装分为本体安装、接线箱安装及接线，其中无热电偶贯穿安全壳[1];而高温气冷堆舱室壁热电偶贯穿件是铠装热电偶贯穿舱室壁的特殊装置，其安装过程相对传统压水堆电气贯穿件难度大了很多，其本体安装需与热电偶安装同时进行。

2热电偶贯穿件安装简介

高温气冷堆舱室壁热电偶贯穿件根据安装位置和使用要求的不同，分为S1～S4型4种类型，其总体结构为卧式圆筒形，主要由一个端板法兰、端板法兰保护罩、六根支撑杆、一组支撑板组件、两个屏蔽铅块、一块保温板、若干鎧装热电偶及密封卡套组、一个接线箱以及紧固件等组成，它们之间均为可拆卸式连接。

热电偶贯穿件运输到现场时端板法兰、铅屏蔽板、支撑杆及支撑板组件等为一体结构，接线箱为单体结构，保温板为单体结构。安装时热电偶组合成束后穿过保温板，再依次穿过支撑板、铅屏蔽板和端板法兰，然后紧固热电偶、盲堵，紧固后进行氦检漏密封试验，试验合格后进行端板法兰与预埋套管的组焊安装，焊缝检验合格再进行接线箱的安装，接着进行绝缘电阻测试，测试合格则现场安装完成。

3热电偶贯穿件安装难点分析

3.1热电偶的装配、热电偶贯穿件的送装

在安装过程中舱室内热电偶长度的裕量大小直接影响贯穿件的安装。当热电偶长度裕量足够大时，热电偶从预埋套管内穿出后，在舱室外有足够的长度满足热电偶与贯穿件在舱室外的空间完成装配操作;而当热电偶长度裕量不足时，则不能在舱室外完成装配操作。热电偶长度裕量的大小会根据热电偶在舱室内实际敷设情况发生变化，与设计所给裕量存在一定偏差，从而导致了热电偶与贯穿件的装配出现难点。

热电偶贯穿件有两个铅屏蔽块，其单体重量大（约368Kg），导致贯穿件穿入套管时存在一定的难度，且因贯穿件的结构，若是送装时搬运不当则会导致支撑杆变形。

3.2热电偶测量元件易损坏

贯穿舱室壁的热电偶细且长，其直径仅有3毫米，但长度却很长（最长的约51米），且其总量多（共527根）。这些热电偶的热端（取源点）有反应堆压力容器内的堆内构件、蒸发器内部及舱室混凝土壁内部，舱室壁上的热电偶贯穿件为其安装的最后一段，一旦损坏则整根热电偶报废，且无法更换，故热电偶穿过贯穿件、热电偶在端板法兰上紧固及端板法兰与预埋套管焊接时均存在损坏热电偶的风险。

高温气冷堆核电厂厂址在海边，空气湿度大。而高温气冷堆热电偶敷设路径长、工序多，导致其冷端封装处长期暴露在空气中。另，核级热电偶电气性能（线电阻测量、绝缘电阻测量）要求较非核级热电偶高出许多。故综上所述，热电偶安装过程中极易因空气潮湿导致绝缘值低于设计文件要求。

4解决措施

4.1热电偶装配的解决措施

大部分热电偶贯穿件都要贯穿多根热电偶，而每根热电偶的长度裕量均不相同，部分热电偶长度裕量不足以在舱室外装配完成。为了解决这个问题，设计了专用的装配工装进行热电偶装配。设计工装时主要考虑的有三点：一是工装的最大承载重量要足以支撑热电偶贯穿件;二是工装的尺寸要足以放置贯穿件并能防止其滚动;三是工装要能防倾覆。该工装上表面为与预埋套管半径相同的圆弧面，下部有四个微分的支腿，支腿底部设有微调螺栓，工装的高度应略低于安装高度最低的预埋套管。

将提前准备好的装配工装就位至已架设施工平台的待装热电偶贯穿件预埋套管位于舱室外部的管口。其中，施工平台的高度要满足装配工装就位后略低于预埋套管（高差不大于50mm）的要求。调整装配工装高度，使圆弧表面与预埋套管内表面对齐，调节时，高差较大时（大于5mm）可用提前准备好的金属垫片进行粗调，然后再使用微调螺栓进行调平。

安装时将热电偶贯穿件放置在就位好的装配工装上，热电偶从舱室内穿出预埋套管，再依次穿过保温板、支撑板、铅屏蔽板和端板法兰，然后紧固热电偶、盲堵。在这个过程中，若部分热电偶长度仍然不能满足，则可将热电偶穿入贯穿件的过程和贯穿件推入舱室壁预埋套管的过程同步进行，逐步推进。

采用此工装的优点是：施工灵活，不管热电偶长度裕量是否足够，均可根据待安装热电偶贯穿件实际情况进行调整，且此工装可用于热电偶贯穿件的送装，使用该工装可避免使用吊装工具导致的支撑杆变形，从而避免了因支撑杆变形而引起的热电偶贯穿件屏蔽、密封、承压等功能的丧失。

4.2热电偶敷设及热电偶贯穿件安装中热电偶易损坏的控制措施

4.2.1热电偶敷设安装

热电偶敷设安装时冷端封装处长期暴露在潮湿的空气中，极易受潮，导致热电偶绝缘值低于设计要求。为解决该问题，在热电偶出库时使用专用的塑料密封袋对其冷端封装进行保护，该塑料密封袋封口处可反复打开，以满足热电偶敷设过程中多次进行电气性能测试的要求。

4.2.2热电偶穿入贯穿件

热电偶穿过支撑板组件上的哪个密封座应根据端板法兰热电偶贯穿定位孔（每个定位孔只能固定一根热电偶）来定（热电偶与定位孔的对应关系设计图纸中已经明确），原则是避免热电偶在密封座到端板法兰之间出现交叉。

压紧螺母和卡套组套装在铠装热电偶组件过渡套管上，然后用手预紧固压紧螺母，完成后使用扭矩扳手进行正式紧固，紧固顺序尽量从中间的孔道向外环孔道逐个紧固，可以先紧固盲堵，再紧固铠装热电偶。

紧固完端板法兰处的热电偶后，送装贯穿件时内部须设有施工人员配合保护热电偶，在支撑板组件壳内侧缓慢移动铠装热电偶组件，保证铠装热电偶组件在预埋套管内不发生相互缠绕，且保证热电偶未掉落在贯穿件与预埋套管内壁处，从而避免其损坏。

4.2.3贯穿件与预埋套管的焊接

端板法兰焊接时可使用防火布包裹端板法兰及已固定的热电偶，以避免飞溅烧蚀热电偶及贯穿件表面。

焊接时焊层宜薄，减少焊接局部过热;在圆周上进行对称焊接以避免热量过于集中，每段焊缝长度控制在200毫米左右，并注意错开焊接接头。

为避免热量集中对设备的损害，距离焊接位置最近的端板孔道与焊缝中间位置粘贴一条温控标签，当靠近焊缝处的温控标签温度接近85℃，则停止焊接，待焊件自然冷却后再次进行焊接。如此，可保证距离焊接位置最近的端板孔道处温度不超过85℃。

5结论

通过对舱室壁热电偶贯穿件安装时的控制措施，可以解决热电偶贯穿件安装时出现的热电偶装配、热电偶贯穿件的送装及热电偶测量元件易损坏等难点，能成功将热电偶贯穿件安装到位，满足高温气冷堆舱室壁热电偶贯穿件的安装要求，为以后高温气冷堆的推广奠定基础，为后续高温气冷堆的安装工作积累了经验。

参考文献

[1]张侠.郭立刚.核电站电气贯穿件的安装、试验[J].城市建设理论研究（电子版），2014（11）：1637.