我国核电设备标准现状及今后标准化工作的思考

我国核电设备标准现状及今后标准化工作的思考发布时间:2008-10-30 阅读次数:149 信息来源:上海发电设备成套设计研究院1 我国核电设备标准化的现状 1.1 我国核电设备设计制造采标情况 （1）核岛机械设备： 我国核电建设经历不同的发展阶段，采用或参考了多国技术，造成了我国核电厂堆型多样化，因此目前核岛机械设备设计和制造所采用的规范标准是根据不同的核电技术路线而确定。 目前在我国核岛机械设备设计和制造中主要使用的是 RCC-M 和 ASME BPVC ，以及国内的 EJ（EJ/T）等系列标准。 （2）核电设备材料 核电设备材料所采用的规范标准是根据技术方案而定，由于国情不同和缺乏相应的研究和应用实践，我国的材料标准与国外相应标准中的材料牌号、性能都很难对应。目前我国核岛机械设备材料的采购，主要使用 RCC 系列、ASME 及 ASTM 等标准（规范）。 我国已有的核电设备材料（包括焊材等）对应的标准缺口较大，无法满足我国核电设备建造需要。因此核电设备材料的采购只能采用相应的国外标准。 （3）核电仪控、电气设备： 我国在仪控、电气设备方面的标准体系比较完整。“十一五”期间还将根据 IEEE 和 RCC-E 制修订若干相应国内标准，以补充和进一步完善仪控、电气设备的标准体系，但数字化控制方面是空白。 目前在核电仪控、电气设备方面除使用国内 GB、GB/T、EJ、EJ/T、JB/T 等标准以外，还采用 IEEE、IEC 和RCC-E 等系列标准。 （4）常规岛机械设备： 我国在火力发电领域经历多年的发展，设计制造技术和标准建设都已经相当成熟，而且常规岛系统设备不涉及核安全分级，因此，在常规岛系统设备的设计、制造、运行、改造等活动中基本采用我国的国家标准、电力、机械等行业标准。这些标准已能够满足 600MW 等级常规岛设备的建造需要。我国还没有掌握 1000MW 等级以上的半转速汽轮发电机组的设计制造技术，也没有相应的国家和行业技术标准。 （5）运行和在建核电站的设备采用标准情况 1）广东大亚湾、岭澳、秦山二期、红沿河等核电站主要采用法国 RCC 系列标准（规范）； 2）秦山一期和恰希玛核电站主要采用或参考了美国 ASME 和国内编制的规范标准； 3）江苏田湾核电站主要采用俄罗斯的 S 标准； 4）引进美国 AP1000 第三代核电技术的浙江三门和山东海阳项目将完全采用ASME 等美国核电标准（规范）。1.2 我国的核电设备标准情况 我国在压水堆核电标准建设方面已做了大量的工作，制定了许多相关的核电规范和标准（法规、导则 HAF, HAD 和 HAF J 共 112 篇，国家标准GB,GB/T,GBZ,GBJ 共 384 篇，行业标准 EJ 和 EJ/T 共 168 篇），在我国核电工程建设和设备国产化中发挥了重要的作用。 这些设备标准的制修订主要借鉴了相应的国外标准。其中的核电机械设备标准主要以 RCC-M和 ASME 系列标准（规范）作蓝本，编制和发布的。 （1）如以 RCC-M 为蓝本编制的： GB/T16702-1996压水堆核电厂核岛机械设备设计规范； EJ/T1027.1-1996压水堆核电厂核岛机械设备焊接规范； EJ/T1012-1996压水堆核电厂核岛机械设备制造规范； EJ/T 1022.1-18-1996压水堆核电厂阀门系列标准； EJ/T1039 -1996核电厂核岛机械设备无损检验规范； EJ/T1040-1996核电厂核岛机械设设备材料理化检验方法等等。 （2）如以 ASME 为主要参考编制的： EJ/T1041-1996压水堆核电厂核岛机械设备在役检查规则等等。 1.3 我国核电设备设计制造和采用标准的特点我国核电设备设计和制造采用标准的程序： （1）核电工程采用的规范标准是由业主提供给设计院的设计输入资料，即业主确定工程所采用的规范标准，经国家核安全局审查批准后，作为设计合同内容的一部分要求设计院执行。 （2）核电站设计建造周期较长，而规范标准会修改、升版，因此，核电站采用的规范标准有一定的时间性，通常是业主向国家核安全局提交初步安全分析报告时的最新版本。（3）由于国内尚无完整配套的核电站设计、制造、运行的国家规范和标准，因此除必须遵照国家核安全局，国家技术质量监督局等部门制定的有关核电站安全及环境保护的所有法令、条例和规定外，主要还是参考核电站技术输出国家的标准规范。 目前在核电设备制造中，根据工程项目的技术路线确定采标。基本上选择采用RCC-M 和 ASME系列标准（规范）进行核电设备设计、制造。1.4 核岛机械设备使用标准情况（1）引进美国 AP1000 第三代核电技术的浙江三门和山东海阳项目，核岛机械设备将采用美国 ASME 标准（规范）进行建造。（2）运行的大亚湾、岭澳一期和秦山二期，在建的二代改进型机组，核岛机械设备主要采用法国 RCC-M 标准进行建造。（3）国产化 300MW 等级恰希玛一、二期工程项目中，核岛机械设备建造使用标准如下表所示： 由此可以看到：引进美国技术和法国技术的核电设备均采用了单一的美国 ASME（及 ASTM）和法国 RCC-M 标准（规范）。而我国自行设计建造的核电工程项目中，仅核电设备就涉及到许多国外各类的专业标准，我国的国家标准、行业标准，以及设计院内部技术标准等，使用这些标准会产生协调和配套等方面的问题。核岛机械设备技术条件（材料部分） 数量 ASME BPVC（锅炉和压力容器规范）II 卷A 篇 钢铁材料 21 ASME BPVC III 卷 1 ASTM 美国材料与试验学会标准 72 GB 12 EJ/T 4 MS（设计院内部标准） 41 核岛机械设备技术条件（焊接及焊接材料） ASME BPVCII C 篇 5 ASME BPVCIX ASME BPVCIII 1 GB 5 EJ 19 MS 19 核岛机械设备技术条件（无损检测） ASME BPVCV 1 ASME BPVCXI 1 ASME BPVCIII EJ/T 7 NDT（设计院内部标准） 15 核岛机械设备技术条件（加工、制造及验收） ASME BPVCII、III、V、IX、XI 规范 185 等 8 GB 18 设计院内部技术标准（RV、MS、WS、NDT） 45 1.5 核电设备标准文件的组成 核电设备设计与制造必须具有（或必须满足）用户的要求和核电安全要求。在技术方面，核电站设备的这些要求通过以下三类文件阐明：（1）技术规格书(TECHNICAL SPECIFICATION)，其中包括：采购规格书、设备规格书、设计规格书等。（2）专用的核电设备标准（规范），即指美国的 ASME-III，法国的 RCC-M，以及中国的 EJ 等。（3）相关的一般工业标准，即指美国的 ASTM、AWS、APS 等，法国的 NF(EN)、ISO 等，中国的 GB、JB、YB、DL 等。其中： 技术规格书是针对具体设备、部件等而专门编制的，其中规定了设备或部件的功能、安全要求、安全等级、设计制造等级、质量保证等级、明确而具体规定材料、设计、制造、检验与试验，以及交货条件、也许还包括监督和验收的规定； 技术规格书基本上是供方和需方之间的接口文件，补充需要的资料或增加特殊要求，并对此增加详细的叙述；一般工业标准是核电设备标准规范的基础和支撑。 以上这三类文件的相互补充和支撑，提供了制造核电设备必须的标准文件，使其能充分完成与整个工程一致的特定任务和适用的技术。 2 我国核电设备采用多国标准存在的问题2.1 核电设备建造和使用标准的突出问题 （1）目前核电设备的设计和制造分属在不同的行业部门，核岛设备设计与制作/安装分割，与国际上通行的设备设计制造单一责任制的原则不一致，制造企业没有参与设备设计和相关标准的制定，有些设计要求与实际的工业基础脱节，使材料采购和设备制造变得困难。如：设计院参照国外标准制订的各种专用技术条件，个别指标和要求都作了提高，而这些要求可能是不合适的，使得制造和采购变得非常困难。（2）因采用多国技术使我国标准没有形成统一和协调的技术体系。一些相关标准在形式上和部分技术内容上存在一些冲突。国内相关核电标准的编制基本上都只是以 RCC 和 ASME 为蓝本进行翻译和剪裁，缺乏必要的研究和验证、以及国内经验反馈做支持，没有与我国工业和技术体系很好的衔接，从而造成了我国现有核电设备标准不配套、不系统、不完整。 （3）核电设备制造企业普遍认为：采用不同标准系列，对于制造生产带来较大的困难，对于企业的质保体系也提出很高的要求，特别对材料采购、试验、检验与验收影响非常大。 （4）我国现有的核电设备标准技术水平滞后，大多是参照上世纪 80 年代初的国外标准，近 20 年来国内外核电技术发展的成果未能在标准中及时反映。设备标准，特别是材料标准、一些重要的设备设计制造标准、核电厂安全运行有关的标准、数字化仪控技术应用相关的标准等缺乏，不能适应核电设备建造和国产化的需要。 （5）由于体制、机制、应用范围等问题，标准重制订轻维护，标准发布后，很难有效得到全面的应用信息反馈，难以发现标准中存在的深层次技术问题，已发现的深层次技术问题很难得到进一步改进。2.2 美国和法国核电机械设备标准体系结构 （1）美国 ASME III 为主的标准体系结构： 技术规格书(采购规格书、设备规格书、设计规格书等) ASME-III 核电设备标准 ASTM、AWS、APS 等一般工业标准等组成。 （2）法国 RCC-M 为主的标准体系结构： 技术规格书(采购规格书、设备规格书、设计规格书等) RCC-M 核电设备标准 NF(EN)、ISO 等一般工业标准组成。 2.3 ASME-III 与 RCC-M 的认识ASME-III 是民用核设备的通用（最低必须满足的）标准；而 RCC-M 是法国引进美国西屋公司的技术后，在政府法规的要求下，针对大型压水堆核电站（3 回路 100 万千瓦和 4 回路的 130150 万千瓦）标准化的设备，以美国 ASME 标准为基础，将法国核电站建设初期的 3000 个技术规格书纳入的技术文件。因此其内容比 ASME-III 丰富和完整。 由于 RCC-M 是专门针对大型压水堆核电站，因此其内容比民用核设备通用标准的 ASME-III 更专业和具体。但不能认为法国的核电设备产品质量要求就比美国的高。因为 ASME 中总体要求和原则性内容较多，因此相应的技术规格书更具体和详细，而 RCC 本身已足够具体和详细，所以技术规格书只是注明参考引用 RCC 某某条款等，即属于 RCC-M 设备的技术规格书比其他设备的技术规格书简短。如果不考虑技术规格书的要求，把ASME-III 与 RCC-M 直接比较，将会导致错误的结论。如果美国和法国核电设备标准体系中上述三类文件的总体要求加起来是几乎相同的，那么产品的质量要求也就应该相同。2.4 RCC-M 使用中主要出现的问题 （1）RCC 系列标准（规范）中涉及法国法规、法令的问题 由于 RCC 系列标准（规范）以法国的工业现状为基础，同时引用了大量的法国法规、法令， 因此在使用过程中难免会出现困难，首先是我国的工业基础和习惯不同；另外就是难以查阅 RCC 标准中引用的法国法令。为此中广核的经验是针对某些具体问题，参阅美国相关标准的方法寻求解决。 （2）材料、材料替代问题 对于引进法国技术的核电项目，在设备选材时，核岛设备一般购买法国牌号材料，由于国内核电设备标准不成体系，法国 RCC 系列标准与国内工业现状不完全符合、应用起来非常不方便。比如：1000MW 岭澳项目完全执行 RCC-M 标准以及 RCC-M 中延伸的 NF 法国标准，EN 欧洲标准和 ISO 国际标准。业主和法马通不认可 GB 标准的代用，因此在原材料采购中，在焊接，性能检测， 无损探伤方面都碰到许多困难，制造成本提高，制造周期滞后。 （3）试验问题 由于 RCC-M 要求相关检测和试验的仪器和设备必须按法国或欧盟标准进行校验和标定，国内几乎没有进行此类校验的计量机构，如： 1）超声波仪器和探头的校验要求必须按欧标进行校验，国内没有进行此类校验的机构； 2）原材料和焊接工艺评定中的机械性能试验，其中的拉伸试验和冲击试验要求必须按欧标对试验机进行校验，则必须向欧盟国家购买硬度、冲击等标准试块才能对试验机进行校验。另外原材料供应厂也碰到同样困难。 3 我国核电设备标准化工作的思考 目前，我国核电设备制造过程中采用多国标准，一方面为我国了解、学习不同国家的标准提供了机会，在使用中加深了对不同标准的理解和对其差异的认识；另一方面也给设备设计和制造， 特别是国产化工作带来很多不便和困难。因此如何借鉴国外标准，结合我国国情尽快制订我国的核电设备标准和建立核电设备标准体系是当务之急。 3.1 解决我国核电设备建造过程最突出和集中的问题 首先通过协调解决核岛设备设计与制作/安装分割问题，使其符合国际上通行的设备设计制造单一责任制的原则，创造条件并鼓励制造企业参与设备设计和相关标准的制定等，尽可能减少部分设计要求与实际的工业基础脱节现象，减少材料采购和设备制造的困难。 3.2 提高设计、工艺、生产人员的素质 核电设备建造的实践告诉我们：科学合理和严格的标准固然重要，但提高设计、工艺、生产人员的能力和素质才是最重要的，必须培养强烈的核电文化的意识，强化核电设备设计和制造的质量观念，严格执行核电设备标准和规范，从上到下真正贯彻核质保要求，成为设计制造者的自觉行动，不能仅停留在文件和宣传，需要立即规划实施。 3.3 材料工业标准和有关检验、试验、鉴定等标准的差异 加强 RCC 和 ASME 标准（规范）的研究，重点研究其与我国相关工业标准，特别是材料工业标准的差异，组织安排对关键材料的比对和验证试验，重点研究和解决相关材料国产化；解决有关检验、试验、鉴定等标准的差异，逐步建立我国自主的检验、试验、鉴定等标准和体系。 3.4 加强和完善核电标准运行机制 由于我国标准化管理体系的的特殊性，重制订轻维护的状况必须改变。建立合适的机制和平台，创造条件并鼓励制造企业、用户以及设计院所共同参与核电设备标准研究和制修订，维护标准能够持续改进和提高。不断解决标准应用所发现的问题，并及时纳入新的成熟技术，争取与美国和法国等国家的规范和标准一样，保持 35 年升版一次。 3