ICS 27.120.20
F 65
备案号:46437-2014
NB
中 华 人 民 共 和 国 能 源 行 业 标 准
NB/T 20258.1---2014
压水堆核电厂模块设计要求
第1部分：机械模块
PWR Nuclear power plant module design requirements-
Part 1: Mechanical module
2014-06-29发布 2014-11-01实施
国家能源局 发 布
NB/T 20258.1—2014
前 言
NB/T20258《压水堆核电厂模块设计要求》分为两个部分：
————第1部分：机械模块：
————第2部分：结构模块。
本部分为NB/T 20258的第1部分。
本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本部分由能源行业核电标准化技术委员会提出。
本部分由核工业标准化研究所归口。
本部分起草单位：上海核工程研究设计院。
本部分主要起草人：严经星、丁凯、张静华。
NB/T 20258.1—2014
压水堆核电厂模块设计要求
第1部分：机械模块
1 范围
本部分规定了核电厂中机械模块设计技术要求，包括机械模块的设计、制造、焊接、无损检测、试验、涂层、清洁、包装、运输、贮存、维护、吊装和安装等。
本部分适用于非能动压水堆核电厂机械模块设计。
GB/T 131 机械制图 表面粗糙度符号、代号及其注法
GB/T 700 碳素结构钢
GB/T 1031 表面粗糙度参数及其数值
GB/T 1228 钢结构用高强度大六角头螺栓
GB/T 1229 钢结构用高强度大六角螺母
GB/T 1230 钢结构用高强度垫圈
GB/T 1231 钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件
GB/T 1591 低合金高强度结构钢
GB/T 4237 不锈钢热轧钢板和钢带
GB/T 4458.4机械制图 尺寸注法
GB/T 4458.5 机械制图 尺寸公差与配合注法
GB/T 7284 框架木箱
HAF 003 核电厂质量保证安全规定
HAF 601 民用核安全设备设计制造安装和无损检验监督管理规定
ASME BPVC-Ⅲ-1-2007 锅炉及压力容器规范 第Ⅲ卷第1册：核设施部件建造规则(ASME Boiler & pressure vessel code Section III Division 1: Rules for construction of nuclear facility components)
ASME B31.1-2010 动力管道(Power piping)
ASME NQA-1-2004 核设施质量保证要求(Quality assurance requirements for nuclear facility applications(QA))
AWS D1.1 钢结构焊接规范(Sructural welding code-steel)
AWS D1.6 不锈钢结构焊接规范 (Structural welding code-stainess steel)
AISC N690 核设施安全有关钢结构的设计、制作和安装规范(Specification for the design,fabrication and erection of steel safety-related sructures for nuclear facilities)
AISC S335 结构钢建筑物允许的应力设计和塑性设计的技术条件(Specification for structural steel buildings-allowable stress design and plastic design)
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3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
机械模块 mechanical module
将核电厂特定区域内的所有部件，包含设备、管道、阀门、仪表、风管和桥架等一种或多种物项（这些部件不分系统和功能）组装在同一钢结构框架中，而形成的一个有机整体，钢结构为部件提供支撑和/或为设备提供底座。机械模块可分为设备模块和管道模块。
3.2
设备模块 equipment module
包含设备的机械模块。
3.3
管道模块 piping module
不包含设备的机械模块。
3.4
钢结构框架 structural frame
构成机械模块的梁、柱等构件连接而成的稳定结构体系。
3.5
定位点 (DP) datum point (DP)
用于机械模块现场安装定位和机械模块内物项组装的基准点。
4 模块化设计要求
4.1 一般要求
4.1.1 模块化设计主要包括模块的分割、模块的设计和模块的工厂制造。机械模块组装完成后运输至现场安装。
4.1.2 为了确定合理的模块边界，应制定相关的程序文件确定总体布置原则。设计时，应将设备和/或各系统的管道、风管和桥架等集中布置，并充分考虑设备、管道、风管和桥架等的安全、冗余、防火和防水淹要求等。同时，模块的边界尺寸和重量还应考虑吊车起重量和运输工具的影响。
4.1.3 相对于传统的设计，设计者除了要遵循常规布置的准则或规定之外，还应注意设备在模块钢结构中的相对位置以及整个模块与厂房结构的相互位置关系。确定模块分割与模块边界时，应充分考虑模块设计的方便性、可行性及安装、检验或检修时的可达性。整个厂房布置设计过程中应考虑模块的建造、运输、检验、试验、安装、连接、冲洗、启动和维护等因素。
4.2 质保要求
4.2.1 安全级机械模块的设计、制造、安装应满足HAF 601管理规定的要求。
4.2.2 机械模块的质保要求应满足HAF 003的规定。
5 机械模块设计要求
5.1 分级要求
5.1.1 安全分级
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5.1.1.1 机械模块分为安全级机械模块和非安全级机械模块。
5.1.1.2 机械模块内包含任何安全相关的设备、管道、仪表等，则该模块为安全级模块。模块和模块内物项的安全分级说明如下：
a）机械模块的安全等级与机械模块内最高物项的安全等级保持一致；
b）安全级机械模块内的设备、管道等部件的安全等级与系统设计保持一致；
c）支架的安全等级与其所支撑物项安全等级一致；
d）作为结构一部分的机械模块钢结构框架（除管道支架和临时构件以外）的安全等级为安全3级：
e）机械模块内的非结构部件，如格栅板、扶手、爬梯等，其安全等级为非安全级。
5.1.1.3机械模块内不包含任何安全相关的设备、管道、仪表等，则该模块为非安全级模块。整个机械模块的钢结构（包括管道支架和临时构件等）的安全等级为非安全级、机械模块内的非结构部件，如
其功能要求的管道。抗震IIB类模块应保证其所支撑管道在安全停堆地震条件下的结构完整性，或保证其所支撑管道在地震条件下不会对安全相关的系统、结构或组件带来潜在威胁。
5.1.2.4 非抗震类模块也属于非安全级模块，其失效不会影响安全相关结构、支撑、管道、组件或设备的功能。但对此类模块的锚固点应作抗震评定。
5.1.3 质保分级
5.1.3.1 安全级机械模块属于QA类，安全1、2、3级模块的质保等级分别为QA1、QA2、QA3.
5.1.3.2 非安全级机械模块属于QAN类。
5.2机械模块分割
5.2.1 模块分割应具有一定的合理性和经济性，应充分考虑模块设计的方便性、可行性及安装、检验或检修时的可达性要求。为满足机械模块公路运输要求，其外形尺寸不宜超过24m×3.6m×3.6m（长×高×宽），最大重量不宜超过80t.
5.2.2 模块分割时，可考虑如下分法：泵阀模块、箱体/阀门模块、管阀模块、纯管道模块、管道/风管/桥架模块、标准设备模块（如过滤器、通风机组、控制柜等）等。对狭小的且难以开展布置的厂房区域、难以设计管道支撑的区域也可以划分为模块。
5.3 机械模块设计
5.3.1 机械模块布置
5.3.1.1 设备布置要求
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5.3.1.1.1 设备应布置于模块的底座上，当有多个设备时保持对称布置，设备的周围应留有足够的空间便于设备的更换和检修。设备接管口位置，应有利于管线的布置和今后维修空间，若设备带有人孔，人孔的位置应便于人员出入。
5.3.1.1.2 较重设备应布置在模块的底部，以便于运输和提高抗震稳定性。
5.3.1.1.3 仪表设备如仪表变送器等，宜布置在靠走廊一侧或运行人员容易读数的区域。
5.3.1.1.4 模块内的布置应便于模块内所有部件的试验、运行、在役检查和维修。宜设置吊装环和/或单轨吊以便于移动较重部件。
5.3.1.2 阀门布置要求
模块中的手动操作阀门，宜布置在模块的两侧或走廊侧，便于阀门的操作与维修。若阀门无法布置在模块侧边，则应设置格栅板平台供操作人员走动。
5.3.1.3 管道布置要求
5.3.1.3.1管道的布置首先应满足管道规范要求，合理设置支架点，保持合适的管道间距，管道与墙、梁间距。同时应满足管道上阀门、仪表、管件的安装、操作、维修空间的需要。当管道需要保温时，避免保温材料对其他设备、管道、部件造成影响。
5.3.1.3.2 取样管的布置应保证取样管上的阀门易于操作，取样口应布置在人员可达的位置，且易于取样装置的放置。
5.3.1.3.3 疏水管宜布置在模块的底部靠外侧，疏水口宜尽量靠近房间地漏的位置。
5.3.1.4 风管布置要求
5.3.1.4.1 风管上的调节风阀操作机构的方向和位置应易于靠近和维修。
5.3.1.4.2 管道模块内风管（尺寸大）宜靠近墙外侧布置。
5.3.1.5 桥架布置要求
5.3.1.5.1 桥架不应布置在设备操作、运行、维护或者运输区域。桥架宜平行或垂直于建筑物的墙体或结构进行布置。邻近管道的桥架应和管道有足够的距离，保证不影响管道的热位移。
5.3.1.5.2 桥架上方的净空间应满足电缆敷设的要求。桥架不宜布置在管道下方。
5.3.2 钢结构设计
5.3.2.1 型钢选型
型钢的选型宜减少规格，应利于采购。型钢宜以方管与H型钢为主。
5.3.2.2 底座设计
底座型钢的选择宜以H型钢为主。设计应保证结构的强度和刚度。
5.3.2.3 框架设计
梁柱结构的型钢选择上以方管为主。设计应保证结构的强度和刚度。同时，框架间距应布置合理，满足工艺设计要求。
5.3.2.4 支架设计
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模块中支架的设计包括管道、风管、桥架仪表等支架的间距和选型，在满足相应的标准规范的同时，还要考虑各支架间相互影响。
5.3.2.5 吊耳设计
模块设计时应设置固定或临时的吊耳用于模块的吊装，吊耳不得用于吊装以外的用途。吊耳宜对称设置，吊耳的设计宜使吊耳的几何中心与模块的重心位置相近。吊耳设计时应考虑吊装用具的大小，吊耳孔与吊装用具的间隙不能过大。
5.3.2.6 临时支撑设计
5.3.2.6.1模块设计时应为模块中的设备提供必要的临时支撑，防止运输、存储或安装过程中对设备
GB/T 1230、GB/T 123|。螺栓宜选择8.8S级或10.9S级或等同强度的螺栓。
5.3.4 标注要求
5.3.4.1 图纸上的尺寸标注方法应按GB/T 4458.4执行，尺寸公差与配合标注方法应按GB/T 4458.5执行。
5.3.4.2 模块定位点坐标应明确地标注在模块图纸中，尺寸的起点应从模块定位点开始标注，模块定位点作为模块制造期间尺寸控制的基准点。
5.3.5图纸要求
机械模块设计时，其设计图册应至少包含模块三维视图、运输图、吊装图、模块布置图、模块安装图、管道立体图、风管组装图（若有）、桥架安装图（若有）、钢结构组装图、钢结构零件详图、管道支架清单。
5.3.6其他设计要求
方管端部开口处在涂漆前应用封板封堵。焊接前，制造厂应在方管上设排气孔。所有螺栓应完全锁紧，螺栓螺母的防松方法采用弹簧垫圈防松或自锁紧螺母等方法。
5.4 机械模块分析
5.4.1 载荷工况
5.4.1.1 模块在计算和评定过程中需考虑运输工况、吊装工况和运行工况。
5.4.1.2 抗震I、ⅡA和ⅢB类模块运行工况的分析应满足AISC N690的要求，非抗震类模块运行工况的分析应遵循AISC S335的要求。运输工况和吊装工况的分析与抗震类别无关，应满足AISC S335的要求。
5.4.2运输分析要求
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运输载荷应考虑公路、水路和铁路运输过程可能遇到的加速度。水平轴向加速度（运输方向）为±3.0g, 水平侧向加速度为±2.0g, 垂直方向加速度为±1.0g.
5.4.3 吊装分析要求
5.4.3.1 机械模块吊装工况分析中，考虑自重、重心和冲击载荷等变化因素的影响，对于钢结构部件和连接件的评定，其载荷需乘以1.75倍的放大因子。其中管道和设备等为空载。
5.4.3.2 吊耳评定时，载荷需乘以2.0倍的放大因子。同时，需考虑承受水平载荷，水平载荷取值为垂直载荷的10%，载荷作用位置为销钉孔中心处。
6 制造要求
6.1 加工和组装要求
6.1.1 设计方应明确机械模块的加工和组装要求。
6.1.2 DP点应作为模块生产制造期间尺寸控制的基准点。
6.1.3 标记基准面时，应确保它们在整个制造、组装及安装期间始终可见并可用。
6.1.4 图纸中的表面粗糙度标注方法按照GB/T 131执行。
6.1.5 机械模块中与其他物项表面无接触的钢构表面粗糙度不作要求，但这些表面不应有肉眼可见的表面气孔、裂纹、凹陷、伤痕等。与其他物项有接触表面（诸如：泵底座、垫板表面等）及吊耳通孔内表面粗糙度要求为6.3μm.
6.2 公差要求
6.2.1 机械模块中的钢构件之间未注公差尺寸的公差要求如表1所示：
表1 未注公差尺寸的公差要求
尺寸mm 公差mm
0<尺寸<300 ±2.5
300≤尺寸<600 ±5.0
尺寸≥600 ±7.5
注：本表可用于以DP点为参考进行标注的尺寸。对于那些没有以DP点为参考进行标注的尺寸（比如连续标注的尺寸），本公差表只适用于这些连续标注尺寸的总尺寸。
6.2.2 机械模块与建筑之间未注公差的定位尺寸公差要求为：±6.0mm.
6.2.3 摩擦型连接的高强度螺栓的孔径比螺栓公称直径大1.5mm~2.0mm；承压型连接的高强度螺栓的孔径比螺栓公称直径大1.0mm~1.5mm.
6.2.4 机械模块内风管宽度和高度的允许误差对于尺寸不大于1250mm的为±3mm，大于1250mm的为±6mm.圆风管直径的允许误差为±3mm。机械模块内用于风管固定的支撑，应能与风管贴合良好，并且其尺寸误差应在±6mm以内。
6.2.5 机械模块内风管最终定位公差要求为±10mm.
6.2.6 机械模块内电缆桥架的最终定位公差要求为±20mm.
6.2.7 机械模块内管道的最终定位公差要求为±3mm.
6.2.8 机械模块内设备的最终定位公差要求为±3mm.
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6.3 焊接
6.3.1 设计方应明确机械模块焊接要求，包括焊工要求、钢结构焊接要求、管道焊接要求、临时焊接焊接件要求。
6.3.2 安全级机械模块，所有钢结构框架的焊接应按AISC N690执行。管道支架焊接按照ASME-NF卷执行。除非另有规定。
6.3.3 非安全级机械模块，所有钢结构框架的焊接应按AWS D1.1和（或）AWS D1.6执行。管道支架焊接按照ASME B31.1-2010要求执行。除非另有规定。
6.4 无损检测
——
6.4.1 设计方应明确机械模块无损检测要求，包括检验人员资质、检测比例、焊缝修补和无损检测记录等要求。
6.6.2机械模块各物项表面应满足ASME NQA-1-2004中2.1分卷的D级清洁度要求。
6.7 试验要求
6.7.1 总体要求
应在制造厂内对安装在机械模块内的管路系统进行水压试验。
6.7.2 水压试验
6.7.2.1 机械模块内核级管路系统水压试验应按ASME BPVC-III-1-2007中NB/NC/ND-6200中的要求进行。
6.7.2.2 机械模块内非核级管路系统水压试验应按ASME B31.1-2010中第137节的要求进行。
6.7.3 气压试验
6.7.3.1机械模块内核级管路系统气压试验应分别按ASME BPVC-Ⅲ-1-2007中NB/NC/ND-6300中的要求进行。
6.7.3.2 机械模块内非核级管路系统气压试验应按ASME B31.1-2010中第137节的要求进行。
7 包装、运输、贮存和维护要求
7.1 包装要求
7.1.1 设计方应明确机械模块的包装要求。
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7.1.2 对于单体散件物项，按照ASME NQA-1-2004中第2.2分篇202章物项的分级进行物项等级划分。
7.1.3 对于模块中的单体设备、备件、精密仪器包装应符合设备或精密仪器说明书要求。
7.1.4 根据机械模块结构尺寸、质量等制作外包装木质底座，底座及木质包装箱的制作应符合GB/T 7284的规定。
7.2 运输要求
7.2.1 设计方应明确机械模块的运输要求。
7.2.2 机械模块公路运输中应满足运输加速度的要求，车辆行驶速度不宜超过65km/h，下高速路口等处时应减速慢行，并严禁急刹车。行驶中宜每隔2h检查一次绑扎情况，如有松动，应及时加固。
7.3 贮存和维护要求
7.3.1 设计方应明确机械模块的贮存和维护要求。
7.3.2 应按ASME NQA-1-2004中相关章节的要求在现场对机械模块进行接收、检查和贮存。
7.3.3 机械模块内设备的维护应按设备规格书的要求执行。
8 吊装要求
8.1 设计方应明确机械模块的贮存和维护要求。
8.2 吊装选用的卸扣应与吊耳孔充分接触，任一方向间隙小于3mm.
9 安装要求
9.1 设计方应明确机械模块的安装要求。
9.2 机械模块安装应以DP点作为基准点进行定位。
9.3 模块的最终安装就位公差为±6.0mm.除非另有规定。
9.4 机械模块安装前，保证基础无裂纹、油渍、疏松层、蜂窝等，需二次灌浆层表面应凿毛，凿毛后二次灌浆层表面应无浮浆，露出密实粗糙的骨料，成麻面状；以100mm×100mm平面内有3~5个深度不小于10mm的麻点为宜。