核电站核岛管路冲洗方式分析

罗 静

中国核工业二三建设有限公司连云港项目部 江苏 连云港 222000

为满足系统调试运行前管道的清洁度要求，清除流体系统内杂质，从而避免对相关部分和机械部件引起危害，根据系统清洁度等级和系统介质的不同，需要选择合适的冲洗方式[2]。核电站核岛管路冲洗方式通常采用高压水冲洗、重力水冲洗、系统冲洗、循环冲洗等单一或多种相结合的方式冲洗[3]。

1 常用水冲洗方式的介绍

高压水冲洗指利用高压泵对水升压，高压水通过特制的喷头喷出，对准物体表面进行喷洒达到清洁目的，同时利用水的反作用力推动特制喷头在管道内带动输水软管移动，从而使高压水软管沿被冲洗管道延伸，达到清洁管道系统的目的；重力水冲洗指利用水的重力对管道冲洗。重力水冲洗是有两种冲洗方法：一是在封闭的管道中，先从系统高点进水，把要冲洗的管道注满水，从高到低依次的排水来达到冲洗目的；二是利用管道系统储罐中的水冲洗管道。这种方法主要冲洗罐到泵之间的管道；

系统冲洗指利用系统泵的动力对系统管道冲洗，系统冲洗所选用介质一般是根据管道系统的介质类型来确定的；

循环冲洗指循环冲洗是系统冲洗的一种，利用系统泵作为冲洗的动力源，冲洗回路内安装临时过滤器，通过水在系统内循环对管道内壁进行冲刷，达到清洁系统的目的，循环冲洗方式多适用于管道系统动设备、静设备连成一体，形成一个封闭的“环”，即形成一个封闭的回路。

2 参考核电项目采用的冲洗方式对比

为了说明不同核电项目建设过程中所采用的不同冲洗方式的优缺点，本文选取了广东岭澳核电站一期工程和江苏连云港田湾核电站一期工程中核岛安装管道冲洗工作进行对比，采用的冲洗方式如表1所示。

表1 冲洗方式对比表

从冲洗的方式来看，广东岭澳核电站一期工程和江苏连云港田湾核电站一期工程的相同之处是都采用了重力水冲洗和循环冲洗；不同之处是一个采用高压水冲洗，一个采用系统冲洗。因此，本文将重点对高压水冲洗和系统冲洗两种冲洗方式展开分析。

图1 管道冲洗原理图

图2 现场冲洗图

3 高压水冲洗和系统冲洗对比分析

为了分析两种冲洗方式的优缺点，下面将从冲洗质量、冲洗进度、冲洗成本三个视角进行比对。

3.1 冲洗质量对比分析

首先，高压水冲洗最早使用在工业炼油和食品炼油检修阶段对热交换器的清洁，利用高压水冲洗热交换器排管内部的油垢，相比系统冲洗，冲洗质量有较大优势。但核电站所有的管道从预制到安装，内部只有微量的灰尘和打磨的铁屑，一般情况下，利用系统冲洗已能够满足系统清洁度的要求。其次，由于高压水冲洗属于分段冲洗，管道长度不能大于20米，冲洗管段内的弯头数量有限制（90°弯头最多不超过5个），且高压水冲洗不能跨越阀门，预留焊口较多，给系统留下较大的异物风险。

根据田湾核电站一期工程两台机组的施工验证，系统冲洗完全能够满足系统运行的水质需要。但是由于系统冲洗同样需要保留大量的节流孔板、流量孔板、冲洗保留焊口，这些保留项的焊接也给系统清洁产生了一定难度。田湾核电站一期工程1号机组冲洗工作结束后，陆续接到业主反馈，系统调试时发现系统内还存有水溶纸、打磨的铁屑和破布等，这些异物的发现主要就是保留项（402个节流孔板、132个流量孔板和416台调节阀共计约1900道焊口）焊接造成的。为保证系统冲洗质量，在2号机组建设时总结了1号机组的经验，在以下几个方面做出了改进：一是在安装阶段和系统冲洗/试压后保留项恢复阶段，严格控制水溶纸用量，并重点加强对水溶纸的安装检测；二是在安装阶段全面控制管道内部清洁度及防异物；三是不锈钢管道在冲洗前浸泡24小时，让水溶纸充分溶解便于冲洗；四是系统冲洗结束后，临时过滤器先不恢复，等其它保留项恢复后在冲洗一次，合格后再恢复临时过滤器。通过以上的改进，2号机组系统冲洗质量得到了较为明显的提高。

以上分析可以发现，高压水冲洗在核岛安装过程中，存在冲洗标准过高、冲洗限制条件较多等不利条件，而系统冲洗方法经过2号机组经验总结改进后，较高压水冲洗更优。

3.2 冲洗进度对比分析

广东岭澳核电站一期核岛管道安装工程冲洗工作高峰时用工人数为80人，冲洗工期为14个月。江苏连云港田湾核电站一期核岛管道安装工程冲洗工作高峰时分两个阶段：1号机组冲洗工作高峰时用工人数近100人，2号机组冲洗工作高峰时用工人数近70人，两台机组冲洗高峰期各占4个月。

广东岭澳核电站属于M310机型，核岛管道设计成熟，冲洗工作与安装工作并行，冲洗/试压工作较为集中，大大缩短了施工周期。在高压水冲洗施工方案确定之后，安装人员容易掌握管道的断口位置，管道安装时不会出现由于安装和冲洗试压工作之间的协调不利而造成大量返工的情况发生。但是高压水冲洗也存在影响施工进度的因素：一是高压水冲洗是分段冲洗，预留焊口较多，给焊口组对及焊接（充氩）带来了很大的困难。二是高压水冲洗受射线影响，高压水冲洗周期较长，导致管道安装无法正常进行。

江苏连云港田湾核电站一期工程冲洗工作因受俄罗斯法规及俄罗斯冲洗大纲的影响，安装阶段的冲洗与调试阶段的冲洗合并在一起。从表面上看给施工带来很大的难度，投入了很大的人力。其实仔细回顾田湾核电站1号机组和2号机组的冲洗工作，在田湾核电站1号机组冲洗时投入近100人，看起来投入的人力很多，其实大部分的人力都用在开关阀门上（因当时大部分电动阀没有调试好），在安全系统冲洗时每天必须保证有60人开关阀门。但在田湾核电站2号机组冲洗时，因阀门调试提前介入，给冲洗工作创下良好条件，2号机组冲洗时仅投入了不到70人，这部分人员的工作不局限于冲洗/试压，还在冲洗/试压间歇期进行系统色环标牌的安装，大大提高用工效率。另外从管道工作量上看，田湾核电站1、2号机组辅助管道各有8万多米，每个岛的冲洗工期只用了4个月（指高峰期），相比之下，田湾核电站一期的系统冲洗方式比岭澳核电站的高压水冲洗方式更省时。

3.3 冲洗成本对比分析

3.3.1 人工成本分析

冲洗成本从人力、设备投入两个方面进行分析，从分析结果看，很明显高压水冲洗成本较高。

在冲洗进度分析中我们可以了解到，岭澳核电站一期两台机组高压水冲洗使用人工约为：80人×14月×25天/月=2.8万工日，田湾核电站1、2号机组系统冲洗（高峰期）使用人工约为：（100+70）人×4月×25天/月=1.7万工日。但上述人工不具备直接可比性，需考虑以下三点：

第一、田湾核电站一期系统冲洗实际上是将安装和调试阶段的冲洗工作合并进行，为此需在安装阶段做好清洁安装以保证安装阶段的清洁度，因此在管道安装阶段需增加大量人力清洁管道。因此，田湾核电站一期工程总的冲洗人工参照1号机组进行修正，总人工为：100人×8月×25天/月=2万工日；

第二、高压水冲洗只适用于大于等于3''的不锈钢管道，岭澳核电站一期进行高压水冲洗的管道不足2万米，而田湾核电站一期工程两台机组共有4万多米大于3''的不锈钢管道。可以看出，田湾核电站一期系统冲洗方式使用较少的人工冲洗了相对岭澳核电站更多的工程量；

第三、高压水冲洗只是安装阶段的清洁，安装完成后，仍需安排人力配合调试方进行系统循环冲洗，安装各类临时装置。而采用系统冲洗方式冲洗完成后，只需要保留冲洗临时装置（临时过滤器和滤网等），并安排少量人员配合检漏即可。

参考使用人工并对差异性进行分析可以得出结论，系统冲洗方式比高压水冲洗方式明显节省人工。

3.3.2 设备成本分析

高压水冲洗需采购专用的高压水冲洗泵，一套设备价格约为45.6万元，配套高压水龙带和喷头，而系统冲洗方式采用的普通离心泵一套设备价格仅为0.9万元，明显较高压水冲洗用设备成本低（上述价格为同期购买价）。

3.3.3 其他综合对比分析

以上两种冲洗方式对人员的需求、安全性、工机具的配备以及技术文件的准备也存在较大的差异。由于高压水冲洗专业性强，且高压冲洗危险性较大，因此从事高压水冲洗的作业人员必须经过专业培训，并获得授权后方可上岗。系统冲洗较高压水冲洗安全，只需针对冲洗操作要求、冲洗流程、安全注意事项进行培训后即可上岗。高压水冲洗需配备专业工机具，包括高压泵、高压水龙带等，系统冲洗方式利用系统泵，只有部分特殊系统需配备临时泵。此外，需在冲洗管路上安装临时过滤器、盲板等临时装置，并需在参与冲洗的系统泵入口安装临时滤网以保证设备安全。从文件角度分析，系统冲洗方式同样较高压水冲洗方式易于执行。高压水冲洗前，必须具备可执行状态的高压水冲洗程序、冲洗保留项清单、可执行状态的冲洗质量计划和记录表格、设计院提供的适用于高压水冲洗前管道符合性检查用升版图纸，如果无法提供适用的升版图纸，高压水冲洗将无法执行。系统冲洗前，必须具备设计院提供的系统冲洗大纲、根据冲洗大纲编制的可执行的系统冲洗程序、参与系统冲洗管道的清洁安装记录、保留项目清单。

综合上述分析，可以得出结论：系统冲洗较高压水冲洗在进度、成本及可操作性上均具有优势，在冲洗质量上也同样能满足核电建设各项技术要求。在后续实施过程中，建议采用江苏连云港田湾核电站一期工程施工经验，加强安装阶段的清洁度控制，执行清洁安装。