崔甫超 戴猛
摘 要M310型机组核级承压容器水压试验，是对核级高能容器强度和密封性的验证。由于核级承压容器的重要性，其水压试验用水对温度及水质有着严格的要求。通过同行电厂调研、规范分析和技术分析，明确核级承压容器水压试验水温控制和水质的要求，有助于对M310型机组核级承压容器水压试验准备和实施工作起到良好的指导意义。
关键词容器;水压试验;水温;水质
核电厂核级承压容器水压试验是法规和规范要求的项目，而且在寿期内间隔固定期限（一般为十年或五年）后需重复进行，按照法定规范进行的承压容器水压试验是指使设备承受高于最大容许运行压力的某一合适的试验操作，以检验其强度和密封性。由于核级承压容器对机组安全和稳定运行的重要性，其水压试验对试验用水的温度和水质有着严格的要求。
1 目的
本文通过调研同行电厂、分析理解规范、开展技术分析，对核级承压容器水压试验的试验用水温度及水质进行明确，用以规范指导核级承压容器水压试验的顺利实施。
2 试验用水水质分析
2.1 同行电厂调研
针对核级承压容器水压试验水质的相关要求，对有相关实施经验的电厂（秦山二期、秦山二扩、宁德核电及红沿河核电）进行了调研，调研结果如下：
秦山二期安注箱采用含硼水，其他容器采用SED除盐水进行打压;秦山二扩均采用SED除盐水进行打压;宁德核电安注箱采用含硼水，其他容器采用SED除盐水进行打压;红沿河核電安注箱采用含硼水，其他容器采用SED除盐水进行打压。
同行电厂对于核级承压容器水压试验水质的理解各不相同，因此在打压时关于各个容器水压试验的水质要求也不完全一样。
2.2 规范分析
2.2.1 规范要求
针对核级承压容器水压试验水质的要求，对RSE-M各个版本规范进行梳理，各个版本规范对于容器水压试验水质的要求如下：
（1）RSE-M 1997版中文规范：
（2）RSE-M（1997版+2005修订）中文规范：
2.2.2 理解分析
综上RSE-M规范各个版对于水压试验用水水质要求理解为：试验用水水质应与相关系统运行文件中对试验用水水质的规定保持一致，若系统运行文件中未对水压试验用水水质作出要求，则应特别注意，与主回路系统相连的回路或容器，应使用含硼水来防止导致主回路冷却剂稀释。
此处相关系统运行文件规定的试验用水水质要求不能理解为系统正常运行的水质要求，因为气体承压容器等以气体为介质的容器正常运行时无水质要求，应为在相关的系统运行文件中对于进行水压试验时的水质要求。因此与主回路相连的容器进行打压，如果系统运行文件中没有对试验用水的要求，并且能保证水压试验期间不会导致主回路冷却剂稀释，则可以不使用含硼水。
3 试验用水温度分析
3.1 同行调研
针对核级承压容器水压试验试验用水水温的相关要求对有相关实施经验的电厂（秦山二期、秦山二扩、宁德核电及红沿河核电）进行了调研，调研结果如下：
秦山二期和秦山二扩在大纲中对试验用水的温度有明确的规定：“试验用水的温度应与材料的力学性能相匹配。对于铁素体钢制作的承压容器，耐压试验的水温应不低于下列值中的最大值：初始耐压试验的水温;比材料韧-脆转变温度RTNDT高30℃。
但实际执行时，对于三个安注箱的试验用水水温按大纲要求执行水温≥24℃（二期加装了加热器，二扩加装未使用），其他容器水压试验未做特殊要求，按常温执行（二扩在9、10月份）实施，试验温度较高。
调研红沿河及宁德核电均未对水压试验试验用水水温作出规定，实际执行均采取与环境温度相匹配的水，未安装加热器。宁德核电在夏天实施容器水压试验，温度较高。
3.2 规范分析
3.2.1 规范要求
针对核级承压容器水压试验试验用水温度的要求，对RSE-M、RCC-M以及GB150.1-2011《压力容器》进行梳理，对于水压试验试验用水温度的要求如下：
（1）RSE-M（1997版+2000修订）C2130章节对蒸器发生器二次侧水压试验温度要求：
（2）RCC-M（2000版+2002修订）规范C5000章节对于压力容器水压试验温度要求：
3.2.2 理解分析
综上可见，RSE-M、RCC-M以及GB150.1-2011《压力容器》规范均有关于水压试验用水的温度要求，因此应对核级承压容器水压试验试验用水的温度提出要求。参照RSE-M规范及RCC-M规范，对容器水压试验温度要求如下：
试验用水的温度应与材料的机械性能相匹配。对于铁素体钢制作的承压容器，水压试验的水温应不低于下列值中的最大值：首次水压试验用水的温度;比容器材料韧-脆转变温度RTNDT高30℃。在任何情况下，水温应足够高，以保证进行试验的部件无结冰的风险。
3.3 技术分析
材料的冲击吸收功随温度降低而降低，当试验温度低于Tk（韧脆临界转变温度）时，冲击吸收功明显下降，材料由韧性状态转变为脆性状态，这种现象称为材料的低温脆性。并不是所有的金属材料都具有低温脆性，只有体心立方结构金属和某些密排立方结构金属才具有低温脆性，面心立方结构金属不具备明显的低温脆性。经查，铁素体钢是体心立方结构金属，具有低温脆断的特性;奥氏体不锈钢是面心立方结构，有试验表明，在-196℃—20℃时低温韧性相当，奥氏体不锈钢一般不具备低温脆性的特点。
因此对于奥氏体不锈钢等面心立方结构金属制作的压力容器，一般不需要考虑低温脆断的情况。对铁素体钢制作的压力容器为防止出现低温脆断，应对其水压试验温度的下限作出明确规定。
综上分析，规范中对于铁素体钢制作的压力容器水压试验温度提出更加严格的要求主要是考虑了低温脆断的情况，建议参考RSE-M规范B2000和C2000中对于一回路及蒸发器二次侧的规定，对铁素体钢的水压试验用水水温作出明确规定，因此应对核级高能容器水压试验的温度提出以下要求：
试验用水的温度应与材料的机械性能相匹配。对于铁素体钢制作的承压容器，水压试验的水温应不低于下列值中的最大值：首次水压试验用水的温度;比容器材料韧-脆转变温度RTNDT高30℃。在任何情况下，水温应足够高，以保证进行试验的部件无结冰的风险。
3.4 结论
综合同行调研、各规范分析以及技术分析，因此对核级承压容器水压试验试验用水温度的要求如下：
（1）对于铁素体钢制作的承压容器，水压试验的水温有明确要求，即应不低于下列值中的最大值：
——首次水压试验用水的温度;
——比容器材料韧-脆转变温度RTNDT高30℃。
必要时可以在承压容器外壁临时加装电加热器来维持水压试验期间的水温。
（2）对于其他材料制作的承压容器，水压试验用水的温度应与材料的机械性能相匹配，不强制要求高于首次水压试验用水温度或比韧-脆转变温度RTNDT高30℃，但水温应足够高，应保证进行试验的部件无结冰的风险。
4 总结
对于核级承压容器水压试验的水质、水温要求的规定如下：
对于水质要求：为防止主回路意外稀释，与主回路连接的承压容器水压试验原则上应使用一定浓度的含硼水（如运行部门识别未有导致主回路意外稀释的风险，可以使用除盐水）。其他核级承压容器水压试验的水质要求根据容器内表面耐腐蚀性能、容器材质和容器装载介质的不同参照RCC-M F6610执行。
对于核级承压容器水压试验的水温要求：试验用水的温度应与材料的机械性能相匹配。对于铁素体钢制作的承压容器，水压试验的水温应不低于下列值中的最大值：
——首次水压试验用水的温度;
——比容器材料韧-脆转变温度RTNDT高30℃。
在任何情况下，水温应足够高，以保证进行试验的部件无结冰的风险。
