核電廠設(shè)備閘門起吊裝置支架的安裝問題及設(shè)計改進

蘇紹堅，周健偉

（中國核電工程有限公司，北京 100084）

核電廠設(shè)備閘門起吊裝置支架的安裝問題及設(shè)計改進

蘇紹堅，周健偉

（中國核電工程有限公司，北京 100084）

在核電工程施工中，經(jīng)常出現(xiàn)土建施工誤差大于允許公差，導(dǎo)致安裝物項無法正常安裝的問題。文章以福建福清核電站1號機組設(shè)備閘門起吊裝置支架安裝過程出現(xiàn)的問題為例，對問題產(chǎn)生的原因、處理思路及方案等進行闡述，并對設(shè)計改進工作提出了建議，為類似問題的處理提供參考。

支架；施工誤差；安裝；設(shè)計改進

設(shè)備閘門的主要功能是在核電廠建造和停堆換料期間，作為反應(yīng)堆廠房內(nèi)大型設(shè)備（蒸汽發(fā)生器等）的進出通道。

設(shè)備閘門需安裝在安全殼的筒壁上，在核電廠運行期間和事故狀態(tài)下，設(shè)備閘門處于關(guān)閉狀態(tài)，與反應(yīng)堆安全殼一起組成第三層屏蔽，防止放射性物質(zhì)外泄，是安全殼壓力邊界的一部分。它能夠承受各種設(shè)計基準(zhǔn)事故的載荷（溫度、壓力以及混凝土的強迫位移等），保持安全殼的完整性和密封性。停堆換料和檢修時，設(shè)備閘門需要打開，利用設(shè)備上方的起吊裝置通過設(shè)備閘門上的重心吊耳將封頭提升至規(guī)定位置，再由安裝在起吊裝置支架下的懸掛裝置與設(shè)備閘門上的掛耳相扣，從而將封頭掛吊并鎖定，完成打開操作，閘門即作為大型設(shè)備進出安全殼的通道[1]。

文章中的起吊裝置支架，是由支架、封頭、筒體法蘭、鋼平臺、圍欄、定中裝置、對中裝置、左右導(dǎo)軌、密封圈、主螺栓、起吊裝置等組成。

福建福清核電站1號機組設(shè)備閘門起吊裝置支架（簡稱支架）在安裝階段出現(xiàn)了問題。文章描述支架安裝中存在的問題，闡述處理方案，并從設(shè)計角度探討安裝問題產(chǎn)生的原因及設(shè)計改進方向，并對后續(xù)設(shè)計改進工作提出了建議。

1 存在問題

在安裝過程中，出現(xiàn)支架無法正常安裝的問題。

1.1 問題描述

設(shè)備閘門起吊裝置通過支架與反應(yīng)堆安全殼鋼襯里上的4個錨固件連接，用于起吊設(shè)備閘門（見圖1）。由土建施工單位隨鋼襯里一同在鋼構(gòu)件車間預(yù)制4個錨固件。在鋼襯里焊接階段，將帶有錨固件的鋼板與周邊鋼襯里焊接。

錨固件上伸出的型鋼及其上的連接板與設(shè)備閘門支架上的連接板通過螺栓連接并圍焊。因此，錨固件伸出部分的角度、定位尺寸應(yīng)與支架的支腿角度及定位尺寸一致（支架定位尺寸以設(shè)備閘門的中心為準(zhǔn)）。如果偏差過大，設(shè)備閘門支架將無法與錨固件配合安裝。

經(jīng)現(xiàn)場勘查，鋼襯里上與支架連接的4個錨固件分別存在不同程度的偏差。安裝承包商初次定位時，支架右側(cè)（在安全殼內(nèi)面向設(shè)備閘門定義左右，以下相同）上方的連接板通過螺栓與右側(cè)上錨固件連接（見圖2）。此時左側(cè)上、下兩錨固件如圖2和圖3所示。

通過圖4描述存在的誤差：

首先，左右兩側(cè)上錨固件的定位尺寸及間距尺寸存在誤差1。

現(xiàn)場為了使支架的起吊重心與設(shè)備閘門的重心垂直，在初次調(diào)整的基礎(chǔ)上，還需將支架整體向右側(cè)移動約2 cm。

在支架調(diào)整前，左側(cè)的拉桿無法連接，左側(cè)上、下兩錨固件無法與支架上的連接板對中，見圖2和圖3；右側(cè)上錨固件基本能夠?qū)χ?，但右?cè)下錨固件與左側(cè)下錨固件形式類似。

支架調(diào)整后，兩側(cè)拉桿能夠正常連接，左側(cè)上錨固件基本對中，但無法通過螺栓正常連接，下錨固件仍然存在較大偏差；右側(cè)上錨固件將無法正常連接，下錨固件仍存在較大偏差。

圖1 支架示意圖Fig.1 Sketch of support

圖2 支架上錨固件Fig.2 Anchored firmware of support

圖3 支架左側(cè)下錨固件Fig.3 Anchored firmware of the left support

圖4 錨固件誤差示意圖Fig.4 Sketch of anchored firmware errors

其次，兩個下錨固件除水平位置偏差外，分別在水平方向與豎直方向存在角度偏差，如圖4中的誤差2與誤差3所示。與實物圖3對照可以看出，左右兩個下錨固件在水平方向上向內(nèi)側(cè)偏轉(zhuǎn)（誤差2）。在豎直方向，向上偏轉(zhuǎn)（誤差3）。下錨固件的H型鋼與支架上的支腿明顯不同軸。

1.2 問題原因

經(jīng)分析，設(shè)備閘門及其起吊裝置及其支架由大連日立機械設(shè)備有限公司加工制造，經(jīng)出廠驗收符合圖紙要求。

問題產(chǎn)生的直接原因是由于土建施工的結(jié)果與土建圖紙錨固點詳圖不符，施工誤差大于允許公差，導(dǎo)致設(shè)備閘門支架無法正常安裝。

2 問題處理

問題發(fā)現(xiàn)初期，安裝承包商建議，僅在錨固件與支架的連接板部分做現(xiàn)場適應(yīng)性調(diào)整，而不修正傾斜的錨固件。

但從設(shè)計的角度，認(rèn)為如果僅在連接板部分修改，下錨固件的H型鋼與設(shè)備閘門支架的支腿不同軸，支撐結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，偏差較大，不滿足原有圖紙要求，不能接受。

經(jīng)現(xiàn)場查看并查閱錨固點詳圖，發(fā)現(xiàn)下錨固件的H型鋼和上錨固件的伸出型鋼，是通過焊接方式與鋼襯里連接的（見圖5）。

由此判斷，從鋼襯里與型鋼間的焊縫位置將錨固件伸出部分切除，再根據(jù)設(shè)備閘門支架的實際位置，現(xiàn)場配做錨固件H型鋼，具有可行性。

為保證設(shè)備閘門起吊裝置符合圖紙要求，經(jīng)考慮，采取將錨固件伸出部分切除，根據(jù)設(shè)備閘門支架位置現(xiàn)場定位并焊接的方案。

但將上側(cè)兩個錨固件切除并調(diào)整焊接后，發(fā)現(xiàn)在下側(cè)錨固點，設(shè)備閘門支腿無法延伸至理論焊接位置（見圖6）。

經(jīng)現(xiàn)場查看并粗測，設(shè)備閘門支架的支腿與水平梁的夾角接近41.07°，與圖紙要求的夾角41.07°比較一致。但不排除夾角誤差導(dǎo)致下側(cè)支撐點位置發(fā)生變化。另一方面，上側(cè)錨固件是切除后現(xiàn)場重新焊接，如果上側(cè)水平梁的角度存在誤差，同樣會產(chǎn)生這種結(jié)果。

圖5 錨固件焊接示意圖Fig.5 Sketch of anchored firmware welding

圖6 上側(cè)錨固件調(diào)整焊接后情況Fig.6 Situation of the upper anchored firmware after welding adjustment

考慮到反復(fù)在同一位置切除并焊接不利于安全殼鋼襯里的金屬材料性質(zhì)，為更便捷的處理此問題，希望從其他部位調(diào)整此偏差。

從設(shè)備閘門支架結(jié)構(gòu)上分析，在支腿與水平梁連接處設(shè)有調(diào)節(jié)墊板（見圖7）。曾考慮將墊板做成斜墊板，實現(xiàn)調(diào)節(jié)角度的目的。但如果墊板變成斜墊板、支腿旋轉(zhuǎn)一個角度，支腿上側(cè)連接板上的螺栓孔也會傾斜。無法與水平梁上的螺栓孔正常連接。

現(xiàn)場最終采取的修正方案是將支腿與上部連接板分離，根據(jù)理論錨固點位置調(diào)整支腿角度，調(diào)整后對支腿H型鋼與支腿上的連接板進行現(xiàn)場焊接。調(diào)整后的情況如圖8所示。

圖7 支架水平梁與支腿連接Fig.7 Connection of the support beam and support leg

圖8 支架調(diào)整連接后情況Fig.8 Situation after support adjustment

修正后的施工結(jié)果符合圖紙要求，結(jié)構(gòu)上得以保證?，F(xiàn)場施工單位通過適當(dāng)?shù)臋z驗手段，保證現(xiàn)場焊接的質(zhì)量與強度，安裝問題得以解決。

3 設(shè)計改進建議

此次出現(xiàn)的安裝問題，直接原因是土建施工單位的施工結(jié)果不符合圖紙要求，誤差過大。隨著施工技術(shù)水平在不斷提高，土建施工單位應(yīng)該避免出現(xiàn)此類誤差過大的問題。

設(shè)計方面，需從施工的需要，努力提高設(shè)計質(zhì)量。

通過對支架結(jié)構(gòu)分析可以發(fā)現(xiàn)，支架與錨固件的連接板之間采用螺栓連接，且兩側(cè)結(jié)構(gòu)的角度與尺寸都是預(yù)制的剛性結(jié)構(gòu)。支架側(cè)僅在支腿上方連接板處設(shè)有調(diào)整墊板，此調(diào)整墊板可在豎直方向上調(diào)整支腿的位置，沒有調(diào)節(jié)角度、水平偏差的能力。這種結(jié)構(gòu)是建立在施工承包商和供貨商的加工制造水平能夠完全保證的前提下。如果施工階段出現(xiàn)問題，則可調(diào)性不佳。

為避免剛性連接產(chǎn)生的安裝問題，可以從結(jié)構(gòu)上也進行改進。

以此次問題的處理來看，如果將錨固點上的型鋼、連接板、支架支腿上的兩塊連接板、型鋼的焊接形式改為現(xiàn)場焊接。在施工單位保證焊接質(zhì)量的前提下，將有利于保證設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸，減少安裝中的問題；即使出現(xiàn)問題，也能加快問題的處理速度。

4 結(jié)束語

文章針對福清核電站現(xiàn)場1號機組設(shè)備閘門支架安裝過程中遇到問題，對問題的產(chǎn)生原因、處理過程、解決方案等進行闡述與分析。

對設(shè)計可能的改進方式提出了建議，希望設(shè)計者能結(jié)合施工實際，提高設(shè)計質(zhì)量，有利于核電站的建設(shè)與發(fā)展。

[1] 張光慶. 核電廠反應(yīng)堆設(shè)備閘門重心測量技術(shù)探討[J].電站輔機，2008，9（3)：1.（ZHANG Guangqing. Discussion on the measuring techniques for reactor equipment gate gravity center of a nuclear power plant [J]. Auxiliary Machinery of Power Plant, 2008, 9（3）:1.）

The Installation Problem and Design Improvement of Equipment Hatch Hoisting Support

SU Shao-jian, ZHOU Jian-wei
(China Nuclear Power Engineering Co., Ltd., Beijing 100084, China)

In nuclear power project construction, construction errors beyond the allowable tolerance appear frequently, resulting in failure of normal item installation. Take the equipment hatch hoisting installment support in Fuqing NPP Unit 1 as an example, the reason, treatment and plan to deal with the problem are expounded, and design improvement are put forward, which provides reference for similar problems .

support; construction error; installation; design improvement

TM623Article character：A

1674-1617(2013)03-0221-05

TM623

A

1674-1617(2013)03-0221-05

2013-02-07

蘇紹堅（1973—）男，湖南醴陵人，高級工程師，碩士，從事核電廠設(shè)計管理工作。