上海核工程研究设计院上海200233
摘要：AP1000项目中，蒸汽发生器（SG）至主蒸汽隔离阀（MSIV）管路上，主蒸汽凝结水疏水管线、主蒸汽安全阀入口管线、大气释放阀入口管线与主蒸汽管道均通过Sweepolet接管座相连。该接管座为AP1000工艺系统分支管路设计中首次采用，具有比以往焊接接管座强度高、应力分布均匀等优点，但其设计相比其他接管座复杂。本文根据ASMENC分卷设计Sweepolet接管座，并采用补强计算与一次应力指数、应力增强系数计算的方法对Sweepolet接管座设计的合理性与可靠性进行了分析计算，提出了该接管座的设计方案。
关键词：主蒸汽管道；Sweepolet接管座；补强计算；一次应力指数；增强系数
1、引言
主蒸汽管道是核安全二级部件，为核电站中从蒸汽发生器（SG）出口到主蒸汽隔离阀（MSIV）之间的管道，其设计的合理性、安全性与可靠性一直备受关注。在主蒸汽管安全壳贯穿件到主蒸汽隔离阀之间的管道上，集中布置有主蒸汽凝结水疏水管线、主蒸汽安全阀（MSSV）入口管线、大气释放阀（PORV）入口管线等分支管，这些支管由于受到标准管件异径三通的尺寸规格限制，在很多情况下必须采用管道开孔的方法来实现不同管径主管和支管之间的连接。管道开孔后，由于整体性被破坏，其强度受到影响，一般来说，管道上的开孔孔径越大，管道强度下降越明显。AP1000项目中，主蒸汽凝结水疏水管线（1根）、主蒸汽安全阀入口管线（6根）、大气释放阀入口管线（1根）与主蒸汽管道均通过Sweepolet接管座相连。本文使用补强计算与一次应力指数、应力增强系数计算相结合的方法对AP1000项目中位于主蒸汽管道上的Sweepolet接管座是否需要补强进行了计算和分析。根据上述计算，对该接管座的几何形状设计方面进行了针对性的探讨，最后提出了目前可应用于标准化设计及后续项目的合理化修改方案。
2、背景
核电站一回路工艺系统管道布置设计中，无法选用标准三通的分支管设计，一般采用对接焊接管座（Weldolet），以弥补由于主管开孔引起的强度下降。Weldolet这种接管座制造相对容易，但其与主管连接的焊缝为角焊缝一般只能进行MT或PT检查，而在核级管道设计中，支管大于等于4英寸的接管座焊缝需进行RT或者UT检查才能比较好地保证其质量。因此出于主蒸汽隔离阀前核二级主蒸汽管道的重要性和安全性考虑，AP1000项目首次用Sweepolet（BonneyForge产品）代替Weldolet用于主蒸汽管道和分支管的连接（主蒸汽凝结水疏水管线、主蒸汽安全阀入口管线、大气释放阀入口管线），Sweepolet接管座具有马鞍型外形，与主蒸汽管道相互交接处具有良好的形状，能够保证对接焊缝进行RT或UT检查。
目前ASME规范以及国标中都没有相关接管座外形尺寸及制造标准，AP1000项目中西屋指定的制造商BonneyForge通过多年的摸索、研发和测试，积累了大量的试验数据，并在包括核一级管道在内的关键领域应用中得到认可，也证实了Sweepolet接管座用于核电站的可靠性。
BonneyForge采用MSS-SP-97行业标准，进行了Sweepolet的设计。根据三门依托项目的要求，设计用于主蒸汽凝结水疏水管线、主蒸汽安全阀、大气释放阀与主蒸汽管道连接的接管座。同时，西屋公司要求该产品必须采用BonneyForge公司的Sweepolet形式接管座，而BonneyForge公司产品样本系列中仅对接管座外形尺寸中的宽度和高度进行了规定，如图2-1所示。其详细加工尺寸仅作公司内部资料不作公开，这给本次设计以及AP1000后续项目的采购带来了极大的困难。