ŠKODA JS provedla na JE Dukovany náročnou výměnu zpětné klapky primárního okruhu

• Foto

Při pravidelné plánované údržbě zpětné klapky (ZK) nízkotlakého systému havarijního chlazení aktivní zóny reaktoru TH41 při rozšířené odstávce 3/2017 bylo zjištěno opotřebení sedla ZK. Výrobce armatury garantoval její bezpečný provoz jen na dobu 1 roku. Na základě těchto informací začal dlouhý proces příprav pro výměnu ZK ve standardní odstávce 3/2018.

Jelikož je ZK umístěna na větvi, která ústí do neoddělitelné části studené větve 4. smyčky v hermetické zóně blízko hlavního cirkulačního potrubí a reaktoru, jde o místo s velmi vysokou radiační zátěží. Z tohoto důvodu bylo zástupci ŠKODA JS a ČEZ, a. s. dohodnuto, že nová klapka bude vyměněna po povoleném roce provozu ve standardní odstávce 3/2018, kde vlastní odříznutí a zavaření do potrubí bude provedeno automatem. Ihned po tomto rozhodnutí začalo roční kolo příprav, školení, testování a nácviků jednotlivých činností.

Automatizace svařovacích procesů při opravách hlavních komponent jaderných elektráren je nezbytná jednak s ohledem na zajištění přesné kontroly a průběhu procesu svařování, dosažení požadované vysoké kvality svarů a návarů, ale v případě komponent s vysokou radiační zátěží je nutná zejména s ohledem na ionizační záření. Problematika automatizace svařovacího procesu je poměrně rozsáhlá, ale ve srovnání s ručním svařováním vykazuje tato technologie až čtyřnásobnou rychlost svařování při dosahování téměř 100% kvality svarových spojů.

Z důvodu vysoké kvality svarů a potřeby vysoké kvality povrchu svarových spojů bez přítomnosti vad majících vliv na životnost a únavovou odolnost, bylo zvoleno svařování metodou TIG. U tohoto procesu hoří svařovací oblouk mezi neodtavující se wolframovou elektrodou a základním materiálem. Proces může být bez přidávání svařovacího přídavného materiálu nebo s přidáváním přídavného svařovacího drátu do místa tavení základního materiálu, zpravidla ve formě střihaného drátu nebo drátu navinutého na cívce v případě automatického svařování. V případě svařování automatického lze ještě rozlišit automatické podávání přídavného svařovacího drátu studeného nebo horkého. Podávání horkého drátu znamená, že drát je připojen na „pomocný“ proudový svařovací zdroj pro zvýšení výkonu svařování. V současnosti jsou vyvíjeny a aplikovány automatické procesy s podáváním svařovacího drátu s pulzní (proměnlivou) rychlostí podávání. Ochrannou atmosféru elektrody a tavné lázně před okolní atmosférou tvoří inertní plyn – zpravidla argon, hélium, nebo jejich směsi. Zejména pro svařování kovů s vysokou reaktivitou na okolní atmosféru (např. korozivzdorné oceli) je nutné použití inertního plynu, který dostatečně ochrání svarovou lázeň před působením vzdušného kyslíku.

Pro naši opravu byl zvolen svařovací automat francouzské společnosti POLYSOUDE, která má s uvedenými aplikacemi značné zkušenosti. Vybrán byl svařovací zdroj P6 CW (Cold Wire / studený drát) určený k svařování orbitálními systémy pro metodu svařování v ochranné atmosféře plynu argon pro provádění automatických celoobvodových svarových spojů na potrubí jak z uhlíkových ocelí, tak zejména korozivzdorných ocelí v JE a průmyslu tlakových nádob a potrubí v energetice obecně. K svářecímu zdroji byla vybrána svařovací hlava MU IV 275 AVC/OSC CW (P) určená do průměru 275 mm se speciálně upraveným upínáním za oblouk a externí podavač Polyfil 3 CW pro možnost podávání drátu ze standardních 15 kg cívek.

Z důvodů odborné přípravy absolvoval vyšší a nižší svářečský personál u výrobce svařovacího automatu dvoutýdenní školení pro obsluhu, programování a základní údržbu svařovacího automatu. Teprve po zaškolení začala na dílně ŠKODA JS v Heřmanicích náročná příprava, při které jsme se snažili v maximální možné míře nasimulovat složité podmínky, které nás čekaly na bloku. Zde jsme se připravovali jak na svařování, strojní odříznutí potrubí 273 x 20 mm s obrobením návarových hran, transporty ZK hmotnosti téměř 700 kg, fixaci potrubí a hydraulické přizvednutí a dopasování ZK k potrubí. Při této přípravě jsme měli dohodnuté pravidelné kontrolní dny, kdy jsme si vždy stanovili cíle a odsouhlasili výrobu přípravků potřebných k výměně ZK.

Díky triangulárnímu modelu firmy ŠKODA JS (inženýring, výroba, servis) jsme se mohli zhostit opravy jako celku a to včetně projektu, výpočtů, tak i výroby potřebných dílů a zejména vlastní výměně ZK. V době přípravy jsme proto začali s tvorbou dokumentace, která vycházela z provedených nácviků. Samotnou tvorbu montážní dokumentace zpracoval inženýring naší firmy zastoupený na elektrárně Dukovany. Tvorba dokumentace včetně transportního plánu vycházela z 3D modelu, který jsme si vytvořili po zaměření na místě při rozšířené odstávce 3/2017.

Se začátkem standardní odstávky 3/2018 začaly přípravné práce pro výměnu ZK na bloku. Jednou z prvních prací pro realizaci výměny byla montáž lešení, demontáž izolace, příprava transportních cest v boxu parogenerátoru, fixace potrubí a odstínění okolního zařízení v místě výměny ZK. Samotná demontáž ZK na pozici začala po snížení hladiny v reaktoru na 8,2 m při přechodu do režimu odstávky R7 (nutné pro roztěsnění potrubního systému TH41 v neoddělitelné části smyčky). 19. 12. 2018 jsme tedy zahájili vlastní výměnu postupným odříznutím potrubí, provedením úkosů na vyříznutém potrubí a transporty vyříznuté ZK do budovy pomocných aktivních provozů. Po zhotovení úkosů na potrubí se provedlo doměření vzdáleností mezi potrubím a následně zakrácení doměrku a provedení úkosů na doměrku včetně kalibrace na nové ZK na mechanických dílnách. Poté proběhl transport připravené ZK na 3. blok, umístění do trasy a zavaření obou kořenů včetně zesílení. Po vyhovujících nedestruktivních kontrolách následovala přestávka přes vánoční svátky. Následné zavaření zbylé výplně svarů automatem, dopojení impulsního potrubí a přivaření drenážních armatur proběhlo dle odsouhlaseného harmonogramu a to včetně všech nedestruktivních kontrol a následnou montáží vnitřních částí ZK. Náročná oprava byla zakončena pevnostní tlakovou zkouškou primárního okruhu tlakem 16,34 MPa s vyhovujícím výsledkem.

Výměnu ZK prováděla skupina zkušených pracovníků ŠKODA JS, která při některých přípravných pracích a kontrolách spolupracovala s našimi subdodavateli. Technologicky náročná oprava by nebyla možná bez důsledné přípravy, bez zkušeností a obětavosti pracovníků ŠKODA JS.

Díky osvojení technologie orbitálního svařování plánujeme ve ŠKODA JS investici do různých zařízení automatového svařování, abychom dokázali splnit všechny požadavky našich zákazníků. Uvedená zařízení umožní vysoce produktivní opravy v montážích podmínkách JE, ale i dílenskou výrobu a tzv. předmontáž. Také současná dlouhodobě trvající situace s nedostatkem vysoce kvalifikovaných svářečů na trhu práce a důraz na kvalitu svarových spojů v jaderné energetice přímo vede k nutnosti nasazení těchto automatických svařovacích systémů.

Aco k provedené výměně ZK říká VO péče o zařízení primární části JE Dukovany, ČEZ, a. s., Ing. Miroslav Coufal?
Děkuji všem za profesionálně odvedenou práci při opravě ZK 3TH41S08, kdy se jednalo o jednu z nejsložitějších oprav za posledních 15 let, jelikož byl prováděn zásah na silnostěnném potrubí velkého průměru na neoddělitelné části primárního okruhu. Těším se na další vzájemnou spolupráci.

Autor

• Ing. Kratochvíl Zdeněk