核電廠3A蒸汽發(fā)生器海陸運(yùn)輸綜述

劉英奇

（秦山核電集團(tuán)籌備組，浙江 海鹽 314300）

核電廠3A蒸汽發(fā)生器海陸運(yùn)輸綜述

劉英奇

（秦山核電集團(tuán)籌備組，浙江 海鹽 314300）

蒸汽發(fā)生器是核電廠的重大核心設(shè)備，制造完成后的運(yùn)輸過(guò)程很關(guān)鍵。核電設(shè)備有其獨(dú)特的運(yùn)輸要求，而遠(yuǎn)洋運(yùn)輸包括的環(huán)節(jié)多，過(guò)程控制非常重要，貨輪和航線的選擇，設(shè)備的固定、鋪墊、捆扎，加速度及充氮控制、運(yùn)輸過(guò)程控制、裝船、過(guò)駁及卸船裝車(chē)等環(huán)節(jié)都需要詳細(xì)考慮并嚴(yán)格控制。

蒸汽發(fā)生器；遠(yuǎn)洋運(yùn)輸；綁扎計(jì)算；裝卸；過(guò)駁

蒸汽發(fā)生器是核電廠的重大核心設(shè)備，它既是一回路壓力邊界的關(guān)鍵設(shè)備，保證第二道安全屏障的完整性，又是一、二回路之間的熱交換設(shè)備，將一回路冷卻劑的熱量傳遞給二回路，使二次側(cè)給水變成蒸汽，這些蒸汽再經(jīng)汽水分離器分離和干燥后變成飽和蒸汽去驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)工作，蒸汽發(fā)生器的可靠性對(duì)核電廠的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行起著舉足輕重的作用。由于該設(shè)備內(nèi)部填裝有用于熱交換用的4 640根inconel 690 （鎳基合金）U形管，為防止變形，要求三維運(yùn)輸加速度都不得超過(guò)0.9g，任何損傷回修都對(duì)整個(gè)核電工期影響巨大，故其制造完成后的運(yùn)輸過(guò)程就顯得尤為重要。秦山二期擴(kuò)建工程3A蒸汽發(fā)生器由西班牙ENSA公司制造，外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）為21.7 m×6.75 m×5.5 m，重量為355 t。因?yàn)槌叽绾椭亓烤?，采用裝船海運(yùn)是唯一經(jīng)濟(jì)可行的運(yùn)輸方式。

此次蒸汽發(fā)生器運(yùn)輸過(guò)程主要包括以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：船型選擇，發(fā)貨地碼頭ENSA港情況，國(guó)際航線選擇，遠(yuǎn)洋運(yùn)輸過(guò)程中的控制，上海港浮吊過(guò)駁，上海港至秦山二期重件碼頭內(nèi)海運(yùn)輸，重件碼頭卸船裝車(chē)，碼頭至擴(kuò)建工地公路運(yùn)輸，擴(kuò)建現(xiàn)場(chǎng)吊裝等過(guò)程。另外，還需要請(qǐng)有關(guān)保險(xiǎn)公司對(duì)此次運(yùn)輸情況（包括遠(yuǎn)洋貨船、運(yùn)輸線路及整個(gè)運(yùn)輸方案）進(jìn)行預(yù)評(píng)估，提前辦理3A蒸汽發(fā)生器的國(guó)際貨運(yùn)保險(xiǎn)。

1　運(yùn)輸前期準(zhǔn)備

1.1海運(yùn)貨船的選擇

遠(yuǎn)洋船舶的選擇與設(shè)備特點(diǎn)、裝船時(shí)間、航線特征等因素密切相關(guān)。歐洲到中國(guó)近1萬(wàn)海里的航線，沿途海區(qū)眾多、海況復(fù)雜，臺(tái)風(fēng)、巨浪時(shí)有發(fā)生，對(duì)船舶要求很高，并要考慮到西班牙ENSA港的吃水深度以及遠(yuǎn)洋運(yùn)輸過(guò)程中船舶航行的穩(wěn)定性。

此次運(yùn)輸所選船舶為5 400 t級(jí)艙口舶船，尺寸（總長(zhǎng)×型寬×型深）為97 m×16.27 m×6.7 m，滿(mǎn)載時(shí)吃水5.3 m。凈噸為3 810 t，總噸為5 400 t，建造時(shí)間為1994年，甲板載荷10 t/m2。

1.2ENSA港碼頭情況

蒸汽發(fā)生器制造廠商ENSA公司位于西班牙北部海岸，擁有自備ENSA港碼頭和門(mén)吊。其碼頭岸線長(zhǎng)度154 m，吃水7 m，車(chē)間內(nèi)最大門(mén)吊能力達(dá)900 t，可以順著上層滑軌延伸至車(chē)間外碼頭上作為碼頭岸吊使用（見(jiàn)圖1）。經(jīng)證實(shí)ENSA自有碼頭外貿(mào)資質(zhì)、地面強(qiáng)度和裝船/裝車(chē)模式、潮汐情況及碼頭標(biāo)高、最高/最低水位都滿(mǎn)足裝船要求。

1.3蒸汽發(fā)生器捆扎加固方案計(jì)算

蒸汽發(fā)生器屬于超重超大設(shè)備，積載設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)考慮了以下因素：

1）甲板承載能力對(duì)裝載位置的要求；

2）確定系固范圍，并留有適當(dāng)安全距離；

3）配載滿(mǎn)足船舶整體受力要求和駁船航行艏艉吃水要求。

圖1　蒸汽發(fā)生器積載圖Fig.1　SG stowage plan

1.3.1蒸汽發(fā)生器鋪墊面積計(jì)算

蒸汽發(fā)生器的托架實(shí)際底面積為：S1=5.2×0.8×2 m2=9.36 m2。

蒸汽發(fā)生器的總毛重為355 t，因甲板平均荷載10 t/m2，故需要的襯墊面積S=355/10=35.5 m2。按照單位面積荷載進(jìn)行衡量無(wú)法滿(mǎn)足艙底甲板的安全承載，考慮采用H型鋼鋪墊以滿(mǎn)足甲板的額定載荷。

采用3 500 mm×200 mm×200 mm的H型鋼n根進(jìn)行鋪墊，鋪墊長(zhǎng)度為5 200 mm，這樣，總的鋪墊面積S0=3.5 m×5.2 m×2=36.4 m2＞35.5 m2，可以滿(mǎn)足要求。

H型鋼數(shù)量n的計(jì)算，采用（G.M.B）方法計(jì)算滿(mǎn)足彎矩的鋼板數(shù)量：

式中：r=350 cm，s=100 cm，W=570 cm3（查表）， m=355/2=177.5 t。

根據(jù)蒸汽發(fā)生器實(shí)際情況并考慮安全裕量，決定在每個(gè)支座的下面鋪墊11根H型鋼，這樣共需用22根，并在每1根H型鋼下視情況鋪墊3 500 mm×240 mm×10 mm的薄木板。

1.3.2蒸汽發(fā)生器在貨輪上的綁扎計(jì)算

設(shè)備重量尺寸如前所述，

加速度要求（查表）：橫向ay=5.02 m/s2縱向ax=1.48 m/s2垂向az=4.92 m/s2。

綁扎計(jì)算依據(jù)：

式中：n——納入計(jì)算的系數(shù)的根數(shù)；

F——由外力假設(shè)而得到的某個(gè)方向的力，kN；

μ——摩擦系數(shù)（取0.3，鋼、木或鋼、橡膠）；

m——貨物質(zhì)量，t；

g——重力加速度，取9.81 m/s2；

CS——系固設(shè)備的計(jì)算強(qiáng)度，kN ；

f——μ和垂向系固角α的函數(shù)。

2　運(yùn)輸全過(guò)程控制

2.1遠(yuǎn)洋運(yùn)輸

本次運(yùn)輸自ENSA港裝船開(kāi)始，選擇5 400 t遠(yuǎn)洋船經(jīng)大西洋、地中海、紅海、印度洋、馬六甲海峽、南海、東海至上海港轉(zhuǎn)駁，再海運(yùn)至秦山二期重件碼頭，用碼頭上的400 t桅桿吊卸船裝車(chē)后公路運(yùn)輸至擴(kuò)建工程現(xiàn)場(chǎng)。

2.1.1此段航線特點(diǎn)

1）該航線除西印度洋一段需航行7d外，其他各段均沿海岸線航行；

2）該航線屬?lài)?guó)際海運(yùn)習(xí)慣航線，航行船舶密度大，往來(lái)船舶多；

3）由于需要中途補(bǔ)給，航期會(huì)適當(dāng)加長(zhǎng)。

2.1.2遠(yuǎn)洋貨船航行途中進(jìn)行的檢修與保養(yǎng)項(xiàng)目

1）3A蒸汽發(fā)生器發(fā)運(yùn)前進(jìn)行了充氮保護(hù)，并隨設(shè)備本體自帶補(bǔ)充用的氮?dú)馄?，航行途中需要每天檢查氮?dú)鈮毫Γ匾獣r(shí)須及時(shí)補(bǔ)充氮?dú)?，保證氮?dú)鈮毫Σ坏陀?.4 bar。

2）3A蒸汽發(fā)生器發(fā)運(yùn)前裝有2臺(tái)加速度記錄儀，航行途中需要檢查加速度記錄儀的運(yùn)行情況，加速度記錄儀電池可支持連續(xù)工作80 d，但也要及時(shí)檢查相關(guān)指示信號(hào)，如有異常，及時(shí)處理。此次3A蒸汽發(fā)生器運(yùn)輸途中更換過(guò)一次加速度記錄儀的電池。

3）航行途中，應(yīng)對(duì)蒸汽發(fā)生器的系固狀態(tài)進(jìn)行定期檢查，必要時(shí)應(yīng)對(duì)系固索具進(jìn)行緊固，在風(fēng)浪天氣中還應(yīng)增加系索。風(fēng)浪天氣過(guò)后，要及時(shí)檢查系固情況，對(duì)可能出現(xiàn)的松動(dòng)進(jìn)行緊固。

4）所有的檢查和緊固作業(yè)，均要有詳細(xì)記錄，有時(shí)間、人員、檢查內(nèi)容和結(jié)果。

2.2上海港浮吊過(guò)駁

由于此次蒸汽發(fā)生器運(yùn)輸選用的是C E C VISION（5 400 t級(jí)）遠(yuǎn)洋貨輪，秦山重件碼頭不具備停泊遠(yuǎn)洋貨輪的條件，3A蒸汽發(fā)生器需在上海港過(guò)駁到國(guó)內(nèi)貨運(yùn)船只上，我們選用的是海港特3001貨船（3 000 t級(jí)），倒駁地點(diǎn)選擇黃浦江第46～47號(hào)浮筒，采用500 t向陽(yáng)四號(hào)浮吊（60 m×26.4 m×4.5 m）作業(yè)。因?yàn)樵撎幬挥邳S浦江陸家嘴彎道的內(nèi)圈，水流相對(duì)于外圈較平緩；屬非主航道，航行船舶干擾較少，水域?qū)拸V便于浮吊拋錨作業(yè)。

2.2.1索具配備及計(jì)算

按蒸汽發(fā)生器毛重355 t計(jì)算選用河北巨力集團(tuán)WD I90型長(zhǎng)45 m鋼絲繩扣8根，單根工作載荷52 t（安全系數(shù)大于5），8根共52×8=416 t，考慮索具夾角為5%，索具承載折減5%，索具承載416×0.95=395 t，滿(mǎn)足設(shè)備吊裝要求。

2.2.2作業(yè)過(guò)程

在蒸汽發(fā)生器設(shè)備到港前兩日由上海國(guó)際港務(wù)業(yè)務(wù)處重大件裝卸接運(yùn)中心主持召開(kāi)船前協(xié)調(diào)會(huì)，參加會(huì)議單位有：裝卸單位、船代、貨代、貨物運(yùn)輸商、業(yè)主、設(shè)備制造商、保險(xiǎn)公司等單位。主要內(nèi)容是會(huì)議主持人協(xié)調(diào)各接口單位之間關(guān)系，并根據(jù)業(yè)主意見(jiàn)及作業(yè)計(jì)劃任務(wù)書(shū)的缺陷提出修改方案，最后以書(shū)面形式形成船前協(xié)調(diào)會(huì)議決議作為指令任務(wù)書(shū)下達(dá)到各裝卸、運(yùn)輸單位。

海港特3001甲板承載能力為10 t/m2，加固及承載能力驗(yàn)算同遠(yuǎn)洋船參數(shù)相似，此處不再計(jì)算。

2.3上海港至秦山二期重件碼頭海運(yùn)過(guò)程

2.3.1航線情況

航線全長(zhǎng)約130海里，航區(qū)為長(zhǎng)江口和杭州灣海域。

2.3.2氣象海況

漲退潮流向流速多變，5-9月季節(jié)氣候影響大，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：臺(tái)風(fēng)多發(fā)，熱帶風(fēng)暴及季風(fēng)影響，小氣候變化快，時(shí)有突發(fā)雷陣雨，東到東南方向順潮影響大，海浪一般2～3級(jí)，高達(dá)4～5級(jí)。

2.3.3注意事項(xiàng)

航行過(guò)程中，主要檢查和保養(yǎng)項(xiàng)目同遠(yuǎn)洋貨輪，船速可保持6節(jié)左右，裝船后直航時(shí)間約1天。航行注意避讓臺(tái)風(fēng)、雷雨天氣。因?yàn)榍厣蕉谥丶a頭處于錢(qián)塘江入海喇叭口的北岸，每月陰歷的初三和十八子午潮波濤洶涌，壯觀天下，如果在碼頭卸貨時(shí)恰逢漲潮，會(huì)使得停泊在碼頭的船舶與碼頭前沿發(fā)生激烈碰撞，造成貨物、船舶或碼頭的損壞，因此作業(yè)一定要選擇在漲平潮時(shí)起吊，此時(shí)載有蒸汽發(fā)生器的船舶較為平穩(wěn)。

2.4秦山二期重件碼頭卸船裝車(chē)過(guò)程

重件碼頭位于杭州灣北岸，可以?？? 000 t級(jí)貨船，碼頭泊位全長(zhǎng)147 m，寬15 m，前沿水域?qū)挾?00 m內(nèi)實(shí)際水深5 m，碼頭引橋?qū)挒? m，棧橋均布載荷60 kN/m2，配置有400 t級(jí)桅桿吊機(jī)一座，桅桿幅度最大/最小為19 m/6 m，最大/最小傾角為66°88′/82°82′，可滿(mǎn)足蒸汽發(fā)生器的卸船裝車(chē)。

蒸汽發(fā)生器吊裝過(guò)程示意圖如圖2所示（吊索具選擇參考上海港轉(zhuǎn)駁過(guò)程）：

圖2　蒸汽發(fā)生器吊裝過(guò)程Fig.2　SG lifting process

2.5秦山重件碼頭至擴(kuò)建現(xiàn)場(chǎng)的公路運(yùn)輸

2.5.1運(yùn)輸車(chē)輛選擇

考慮碼頭至二期擴(kuò)建工地距離僅5 km，蒸汽發(fā)生器重量達(dá)355 t，故選用牽引力大，轉(zhuǎn)向靈活的自行式3縱列14軸線索埃勒平板車(chē)作為運(yùn)輸車(chē)輛。該車(chē)最大牽引力可達(dá)1 000 t，胎壓為355/3×14×2=4.2 t，車(chē)輛寬度為6.75 m，小于碼頭棧橋、老滬杭公路以及廠區(qū)道路的最小寬度，綜上所述，車(chē)輛相關(guān)各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)滿(mǎn)足蒸汽發(fā)生器對(duì)運(yùn)輸?shù)缆泛蛙?chē)輛的需要。

2.5.2設(shè)備在運(yùn)輸車(chē)輛上的綁扎加固

1） 采用環(huán)形及“八”字形方式捆扎；

2） 捆扎工具的合理選用；

3）為避免鋼絲繩及工具劃傷蒸汽發(fā)生器表面，在鋼絲繩上套膠管，或用尼龍捆扎帶加固捆扎，工具與蒸汽發(fā)生器相接觸的地方墊膠皮；

4）捆扎加固時(shí)，根據(jù)貨物的具體情況確定加固位置及加固方式；

5）經(jīng)技術(shù)人員、質(zhì)保人員檢查符合安全要求后，才能進(jìn)行運(yùn)輸。

2.5.3運(yùn)輸路面障礙情況

秦山二期重件碼頭—老滬杭公路—秦山隧道—工地現(xiàn)場(chǎng)，全程運(yùn)距約5 km。

秦山二期重件碼頭至秦山大門(mén)路段道路寬度為7 m，秦山隧道路寬9.8 m，高度為8 m，其他路段路寬均約為12 m，根據(jù)蒸汽發(fā)生器尺寸，裝車(chē)后可以順利通過(guò)。

2.5.4超限手續(xù)辦理及護(hù)送過(guò)程

由于設(shè)備超高超重，提前辦理了超限設(shè)備通行手續(xù)，廠外道路由交警、路政護(hù)送，廠內(nèi)道路由公司保衛(wèi)處護(hù)送。

2.6現(xiàn)場(chǎng)卸車(chē)吊裝過(guò)程

因蒸汽發(fā)生器設(shè)備較長(zhǎng)且重量較大，吊裝施工難度較大。大型平板拖車(chē)倒入龍門(mén)架下，用380 t吊車(chē)卸車(chē)，先卸至地面進(jìn)行滾轉(zhuǎn)，再吊至+20 m平臺(tái)上的運(yùn)輸小車(chē)上，從設(shè)備閘門(mén)進(jìn)入核島+20 m大廳，再用環(huán)吊進(jìn)行翻轉(zhuǎn)豎立，吊至蒸發(fā)器房間，現(xiàn)場(chǎng)卸車(chē)吊裝過(guò)程見(jiàn)圖3。

圖3　卸車(chē)吊裝過(guò)程Fig.3　Unloading and lifting process

2.7運(yùn)輸三維加速度記錄

為了對(duì)運(yùn)輸過(guò)程進(jìn)行控制，驗(yàn)證貨物沖擊加速度，在蒸汽發(fā)生器一次側(cè)、二次測(cè)設(shè)備本體兩端各安裝了一臺(tái)加速度記錄儀進(jìn)行運(yùn)輸全程記錄。加速度記錄設(shè)備主要采用美國(guó)Lamerholm Electronics Ltd 型號(hào)為RD317的加速度記錄儀。在整個(gè)運(yùn)輸及吊裝過(guò)程的加速度記錄數(shù)據(jù)顯示，蒸汽發(fā)生器一次側(cè)X軸方向的最大加速度為0.2 g，Y軸方向的最大加速度為0.2 g，Z軸方向的最大加速度為0.2 g；蒸汽發(fā)生器二次側(cè)X軸方向的最大加速度為0.1 g，Y軸方向的最大加速度為0.5 g，Z軸方向的最大加速度為0.3 g；符合運(yùn)輸過(guò)程中蒸汽發(fā)生器對(duì)于三維加速度不超過(guò)0.9 g的要求。

3　結(jié)束語(yǔ)

此次蒸汽發(fā)生器運(yùn)輸總體來(lái)說(shuō)是比較圓滿(mǎn)的。經(jīng)過(guò)2個(gè)多月的海陸聯(lián)運(yùn)，蒸汽發(fā)生器安全可靠地運(yùn)抵?jǐn)U建工程現(xiàn)場(chǎng)并順利交付安裝調(diào)試，氮?dú)鈮毫φ＃S加速度值均不大于0.5?g，遠(yuǎn)低于技術(shù)規(guī)格書(shū)0.9 g的要求，這主要取決于：

1）運(yùn)輸準(zhǔn)備工作的嚴(yán)密；

2）運(yùn)輸方案完備合理可行；

3）有關(guān)各方的協(xié)調(diào)統(tǒng)一；

4）選擇了合適的運(yùn)輸商和運(yùn)輸工具；

5）作業(yè)過(guò)程嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)程序并加強(qiáng)了風(fēng)險(xiǎn)分析與過(guò)程控制。

隨著我國(guó)核電事業(yè)的快速發(fā)展，核電設(shè)備運(yùn)輸數(shù)量、運(yùn)輸方式會(huì)越來(lái)越多樣化，通過(guò)運(yùn)輸經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，相信核電設(shè)備的運(yùn)輸工作會(huì)越來(lái)越成熟、完善。

Summary on 3A Steam Generator Sea and Land Transport in Nuclear Power Plant

LIU Ying-qi
（Qinshan Nuclear Power Group， Haiyan of Zhejiang Prov. 314300， China）

Steam generator （SG） is a major equipment of nuclear power plant. The transport process is very important after completion of equipment manufacture. The transport of nuclear power equipment has its own unique requirements. Ocean transport including many links and the process control is very important. Choice of cargo ship and route， and the fixing， bedding and lashing of equipment， acceleration and nitrogen charging control， transportation process control， shipment and other ship loading and unloading are to be considered in detail and strictly controlled.

SG； ocean shipping； binding computation； loading and unloading； lightering

TM623 Article character：A Article ID：1674-1617（2016）02-0127-05

TM623

A

1674-1617（2016）02-0127-05

2015-12-06

劉英奇（1983—），男，吉林白城人，本科，工程師，現(xiàn)從事核電設(shè)備采購(gòu)管理工作。