CAP1000 核電鋼制安全殼底封頭臨時(shí)立柱安裝工藝研究

周天云

摘要：鋼制安全殼底封頭是一種大尺寸、厚壁、多曲率、高精度花瓣橢球形焊接結(jié)構(gòu)，其安裝進(jìn)度高，難度大[ ]。CAP1000核電鋼制安全殼底封頭是通過(guò)焊接16根臨時(shí)立柱與核島CR10鋼結(jié)構(gòu)連接固定，因此臨時(shí)立柱的準(zhǔn)確安裝對(duì)底封頭的安裝就位至關(guān)重要。本文通過(guò)分析闡述臨時(shí)立柱的安裝工藝，同時(shí)提出一定的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：CAP1000;鋼制安全殼;底封頭;臨時(shí)立柱;安裝

1、引言

鋼制安全殼（以下簡(jiǎn)稱CV）是CAP1000核電站反應(yīng)堆的第三道安全屏障，也是最后一道安全屏障。CV底封頭是一種大型的橢圓形封頭，重約600 噸，通過(guò)焊接在其上的16 根臨時(shí)立柱與核島的CR10 鋼結(jié)構(gòu)通過(guò)256 顆高強(qiáng)螺栓連接固定，因此臨時(shí)立柱的準(zhǔn)確安裝對(duì)底封頭安裝就位至關(guān)重要，是底封頭模塊化施工能夠?qū)崿F(xiàn)的關(guān)鍵因素之一。

本文通過(guò)對(duì)三門(mén)核電鋼制安全殼底封頭臨時(shí)立柱安裝進(jìn)行總結(jié)，闡述臨時(shí)立柱放線、下料、組裝、安裝和焊接工藝，分析安裝過(guò)程中出現(xiàn)的一些問(wèn)題，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)建議和措施，為后續(xù)的核電站底封頭臨時(shí)立柱的設(shè)計(jì)和安裝提供參考。

2、臨時(shí)立柱施工介紹

底封頭是一種大型的橢圓形封頭，上口內(nèi)徑39.624m，內(nèi)表面高11.43m，由4圈雙曲面鋼板組成，材質(zhì)SA 738 Gr.B板厚41.3mm，重約600 噸。

臨時(shí)立柱是由鋼管、加勁肋環(huán)、底部法蘭板、豎向起重平衡臂、水平起重平衡臂組成。

3、臨時(shí)立柱安裝難點(diǎn)及優(yōu)化

3.1臨時(shí)立柱相貫線坡口加工

3.1.1確定臨時(shí)立柱長(zhǎng)度

由于底封頭為雙曲面結(jié)構(gòu)，臨時(shí)立柱的坡口角度隨著位置的不同而不同，另外底封頭由于焊接變形導(dǎo)致臨時(shí)立柱與底封頭之間的相貫線形狀與理論偏差較大，使得臨時(shí)立柱的相貫線坡口加工特別困難。下面分析臨時(shí)立柱相貫線坡口加工方法。

設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)圖紙給出了臨時(shí)立柱的中心距離底封頭中心的距離，因此以底封頭中心為中心，臨時(shí)立柱的中心距離底封頭中心距離為半徑，使用全站儀在底封頭上確定出臨時(shí)立柱的中心位置，之后記錄臨時(shí)立柱中心的標(biāo)高，并根據(jù)臨時(shí)立柱底部標(biāo)高及中心標(biāo)高計(jì)算出臨時(shí)立柱長(zhǎng)度。

為了防止臨時(shí)立柱過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致底封頭就位標(biāo)高過(guò)高，實(shí)際選用的立柱長(zhǎng)度比計(jì)算值略短3～5mm，同時(shí)考慮底封頭拼裝誤差，臨時(shí)立柱長(zhǎng)度計(jì)算方法如下：

立柱長(zhǎng)度=底封頭內(nèi)表面中心的設(shè)計(jì)標(biāo)高-底封頭內(nèi)表面中心實(shí)測(cè)標(biāo)高+臨時(shí)立柱中心實(shí)測(cè)標(biāo)高-臨時(shí)立柱底部設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3.1.2確定臨時(shí)立柱相貫線

臨時(shí)立柱相貫線可以采用計(jì)算機(jī)圖形軟件進(jìn)行作圖法繪制，具體繪制方法如下：

1）首先在繪圖軟件中繪制出底封頭和臨時(shí)立柱鋼管的平面圖和立面圖，并在平面圖中將臨時(shí)立柱按角度等分成若干等分，并畫(huà)出臨時(shí)立柱鋼管內(nèi)徑;

2）在平面圖中量取底封頭中心與等分點(diǎn)之間的距離后，在立面圖中將底封頭的縱軸線以該距離平移，再量出軸線在臨時(shí)立柱上兩個(gè)交點(diǎn)之間的長(zhǎng)度H;

3）以臨時(shí)立柱鋼管外徑展開(kāi)周長(zhǎng)畫(huà)一條水平線，并按照上述等分?jǐn)?shù)等分;

4）在各等分點(diǎn)以相應(yīng)的距離 H 畫(huà)出豎直線，將數(shù)值線的上端點(diǎn)用樣條曲線連成平滑曲線，即得到臨時(shí)立柱的展開(kāi)圖。

3.2臨時(shí)立柱組對(duì)安裝優(yōu)化

因臨時(shí)立柱與CR10的連接采用256 顆高強(qiáng)螺栓連接，每根臨時(shí)立柱為16根螺栓。單根臨時(shí)立柱的螺栓孔直徑為42mm，CR10 鋼結(jié)構(gòu)上的螺栓孔直徑為70mm。三門(mén)一期核電項(xiàng)目安裝底封頭前，經(jīng)測(cè)量螺栓孔的位置后，發(fā)現(xiàn)有部分螺栓孔與CR10 鋼結(jié)構(gòu)上的螺栓孔不能匹配，繼而采用擴(kuò)孔的方法處理。這表明，直接安裝焊接臨時(shí)立柱不能保證其安裝的精度，其主要原因是：

（1）由于臨時(shí)立柱與底封頭之間的焊縫坡口角度是變化的，焊接時(shí)很難保證其垂直度。

（2）臨時(shí)立柱鋼管與底部法蘭焊接時(shí)，鋼管的中心線與底部法蘭的中心線不能完全重合，而組對(duì)焊接又是以立柱鋼管的中心線為依據(jù)的，所以最終造成了就位時(shí)臨時(shí)立柱與CR10的錯(cuò)位。

優(yōu)化措施：在臨時(shí)立柱組對(duì)前安裝一個(gè)固定支架

固定梁上表面的標(biāo)高應(yīng)按下述方法確定，固定梁上表面的水平度不宜大于3mm。

固定梁上表面標(biāo)高≤底封頭內(nèi)表面中心的實(shí)測(cè)標(biāo)高-底封頭內(nèi)表面中心的設(shè)計(jì)標(biāo)高+臨時(shí)立柱底部設(shè)計(jì)標(biāo)高。

固定梁和固定支架之間應(yīng)配鉆，配鉆后用螺栓固定。

螺栓孔平面位置公差應(yīng)按下述方法確認(rèn)，臨時(shí)立柱標(biāo)高不低于CR10標(biāo)高。

螺栓孔平面位置公差=CR10平臺(tái)螺栓孔設(shè)計(jì)半徑-臨時(shí)立柱螺栓孔設(shè)計(jì)半徑。

3.3臨時(shí)立柱焊縫形式優(yōu)化

在三門(mén)核電一期項(xiàng)目中，原設(shè)計(jì)的臨時(shí)立柱與底封頭焊縫形式為全熔透焊縫，但由于坡口角度和操作空間的限制，很難實(shí)現(xiàn)全熔透焊縫。

優(yōu)化措施：該焊縫形式優(yōu)化為采用“部分熔透焊縫+角焊縫”的焊縫形式，如下圖。

4、結(jié)語(yǔ)

在三門(mén)一期臨時(shí)立柱安裝過(guò)程中，存在臨時(shí)立柱位置、安裝精度、焊接操作空間不足等問(wèn)題，同時(shí)也采取了一定的控制措施，但由于缺乏相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)，仍然造成一定的超差。因此在此基礎(chǔ)上三門(mén)二期臨時(shí)立柱安裝時(shí)進(jìn)行了大量的優(yōu)化，極大的控制了上述問(wèn)題的發(fā)生，因此對(duì)后續(xù)施工中具有一定的借鑒意義。