核島安全殼鋼襯里筒體變形的控制

【摘要】反應(yīng)堆安全殼鋼襯里筒體是非承重構(gòu)件，它與底板鋼襯里、截錐體鋼襯里和穹頂鋼襯里組成一個封閉的整體，其主要功能就是安全防泄漏。本文從筒體預(yù)制和安裝的過程出發(fā)來闡述各個施工步驟的變形控制手段，主要目的在于對鋼襯里筒體的變形量進行事前控制，同時對于類似工程也有一定的借鑒和參考作用。

【關(guān)鍵詞】反應(yīng)堆安全殼；筒體；鋼襯里；變形

1.前言

在筒體的預(yù)制安裝過程中，控制其變形量是施工人員控制工程質(zhì)量的關(guān)鍵，而筒體板是由薄板拼裝而成，自身剛性很差，這一特性就使筒體在預(yù)制、安裝過程中容易變形，從而影響安全殼的整體質(zhì)量，以下就是針對這個問題進行的分析。

2.筒體鋼襯里制作安裝流程

2.0筒體概況

筒體內(nèi)半徑為18.5m，總高度為50m，鋼襯里采用6mm厚20HR鋼板，筒體板背面焊有環(huán)向和豎向背肋角鋼，整個筒體共分十二段，由118塊預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場安裝而成，其中1～5段每段11塊，6～12段每段9塊。

2.1預(yù)制工藝流程

車間施工人員先按照圖紙要求制作胎具，經(jīng)尺寸檢查合格后，在胎具的拱形面上放置預(yù)先拼接的鋼板，使用楔形和馬蹄形的緊固裝置將鋼板邊緣與胎具夾緊，然后分別進行環(huán)向角鋼和豎向角鋼的焊接，角鋼焊接完成后將筒體構(gòu)件翻轉(zhuǎn)，使其原本與胎具貼合的弧形開口表面向上，最后對已成形的鋼襯里筒體預(yù)制件表面進行噴砂防腐。

2.2安裝工藝流程

首先按照預(yù)定位置進行筒體底層第一塊預(yù)制件就位，吊裝前加入間隙調(diào)整板，然后將第一塊預(yù)制件落位至定位角度線處，預(yù)制件安裝基準線與預(yù)安裝基準線對齊，連接調(diào)整柱支架，建立40個基準點對半徑和垂直度進行測量，最后用間隙調(diào)整板、調(diào)整柱支架進行調(diào)整固定。

第一塊筒體構(gòu)件調(diào)整固定后，進行第二塊構(gòu)件的吊裝就位，方法與第一塊就位相同，在調(diào)整構(gòu)件之間的連接縱向焊縫間隙時，采用加楔形鐵的方法進行調(diào)整。依此類推，從第一塊構(gòu)件往兩邊逐塊進行安裝，利用余量調(diào)整尺寸并進行固定，安裝完成后進行組對焊接工作。

對于二段以上筒體的安裝，采用以上同樣的方法依次進行施工。

3.筒體預(yù)制安裝變形控制

3.0筒體預(yù)制安裝流程分析

筒體預(yù)制安裝主要經(jīng)過筒體板拼接、上胎制作、防腐處理、現(xiàn)場安裝四個流程，其中筒體板拼接、上胎制作、現(xiàn)場安裝三個過程主要是焊接工作，是變形控制的重點，而由于筒體自身剛性較差，在上述過程中配合的翻轉(zhuǎn)吊裝工序中也要著重關(guān)注變形的產(chǎn)生，至于防腐處理基本上對變形沒有影響。

3.1筒體板拼接變形控制

筒體筒體板的拼接是采用埋弧焊的方法將兩塊厚度為6mm的鋼板進行連接。在焊接過程中，拼接鋼板拘束小、焊接熱輸入量大等因素對筒體板在焊接過程中的形狀保持會產(chǎn)生不利的影響。為了防止產(chǎn)生較大變形，這一過程中主要采用了以下措施：第一采用I型坡口窄間隙的接頭形式，這種形式不僅可以減少熱輸入量，而且能夠使溫度在厚度方向上的均勻分布，從而減小了焊接變形的產(chǎn)生；第二采用雙面焊的方法，這種工藝可以在窄間隙的基礎(chǔ)上進一步減小單次焊接的熱輸入量，亦可使筒體板兩側(cè)的變形部分進行抵消；第三在焊縫附近放置壓鐵來限制變形的自由發(fā)展，進而控制板材的波浪變形。

經(jīng)過實際生產(chǎn)驗證，采用I型坡口窄間隙雙面焊的方法，同時在焊縫附近放置壓鐵能夠有效控制筒體拼接的角變形和波浪變形。

3.2筒體預(yù)制件胎上焊接控制

當(dāng)鋼板組對接完成后，放置在胎具上，用馬蹄板和楔子卡緊邊緣后點焊環(huán)形角鋼，然后再點焊直角鋼，根據(jù)圖紙尺寸進行檢查合格后對角鋼進行交錯焊接，最后在筒體板背部進行錨固釘?shù)暮附印?/p>

在這個過程中角鋼和鋼板之間的焊接角變形使筒體板向角鋼側(cè)變形，多個角鋼共同作用就導(dǎo)致了筒體板的波浪變形，而由于鋼板邊緣自由度比較大，這種變形的疊加效果就更加明顯。為了減少變形，施工中采取了以下措施：第一角鋼的焊接采用交錯多道焊的方法，這種方法不僅可以減小角變形對角鋼和筒體板的影響，而且還減少了熱輸入量，進而減少變形量的產(chǎn)生；第二在鋼板邊緣點焊臨時角鋼進行拘束，以限制該區(qū)域變形的擴大；第三角鋼焊接完成后，采用火焰加熱對波浪變形區(qū)域進行校正；筒體的胎上預(yù)制是筒體成形的關(guān)鍵步驟，實際生產(chǎn)證明在制作過程中通過采用上述工藝進行施工，能夠有效地減少變形的產(chǎn)生。

3.3筒體的現(xiàn)場拼裝

筒體現(xiàn)場拼裝工作先要進行組對，然后按照先立縫后環(huán)縫先外側(cè)后內(nèi)側(cè)的順序，按照工藝卡選擇參數(shù)進行焊接。在實際施工過程中，影響焊接最終變形的因素也有很多。

由于筒體板剛性較差，很容易因局部受熱而失穩(wěn)變形，通過反面焊接的方法進行變形調(diào)整也較困難，在環(huán)縫和立縫交叉處的變形尤為復(fù)雜，同時，筒體背面的角鋼也會因拘束不對稱而產(chǎn)生拼接縫局部錯邊問題。針對以上情況，在焊接的過程中通常采用以下方法進行變形控制：

第一采用剛性固定的方法進行約束，同時為避免焊縫周邊背肋角鋼影響，筒體板預(yù)制時在靠近焊縫的區(qū)域內(nèi)先不焊背肋角鋼，等到現(xiàn)場鋼板焊接結(jié)束后再進行角鋼的焊接；第二現(xiàn)場焊縫采用小間隙雙面焊接的方式，對正面焊縫的根部進行清根，經(jīng)滲透檢查合格后再進行反面的焊接。這種工藝的應(yīng)用不僅可以提高焊縫的焊接質(zhì)量，也避免了因間隙過大而造成變形難以控制的問題；第三為了避免應(yīng)力集中，現(xiàn)場焊縫的焊接由數(shù)名工人同時分段對稱焊接。實踐證明，在焊接打底層時，分段對稱焊接的方式對防止變形產(chǎn)生的作用尤為明顯。

在福清核電工程四號島鋼襯里現(xiàn)場安裝過程中，通過總結(jié)前四段筒體板施工中的經(jīng)驗，在五段筒體安裝過程中應(yīng)用了上述措施，控制變形的效果明顯好于之前的筒體安裝。

3.4筒體構(gòu)件的翻轉(zhuǎn)吊運

筒體的預(yù)制要經(jīng)過焊接、無損檢測、防腐等工序，整個過程要經(jīng)過數(shù)次翻轉(zhuǎn)、吊運。厚度6.0mm，寬度3.7米，長度介于9米到13米之間，筒體預(yù)制構(gòu)件這些特點使其在翻轉(zhuǎn)及吊運的過程中極易失穩(wěn)變形，針對該問題，施工過程中采取了以下措施來控制變形：

第一用型鋼卡緊筒體板的邊緣的方式來增加筒體板的剛性，吊運及翻轉(zhuǎn)的過程中將吊點對稱布置在型鋼上，采用這種方式來避免因自身剛性較差而產(chǎn)生的鋼板卷曲變形；第二筒體預(yù)制件成形后必須放置于專門的托架上，以防止重力作用產(chǎn)生的弧度變形，車間一般用平放式托架存放筒體預(yù)制件，而現(xiàn)場為了便于吊裝和節(jié)省空間，一般都用立式存放托架；由于筒體預(yù)制件在翻轉(zhuǎn)和吊運的過程中采用了上述措施來防止變形，筒體并未產(chǎn)生影響最終安裝的弧度變形。

3.5防腐處理

筒體預(yù)制件的噴砂、防腐過程進一步釋放了筒體板近表面的內(nèi)應(yīng)力，這樣其內(nèi)部應(yīng)力場更趨于平衡，提高了筒體板的穩(wěn)定性。

4.結(jié)論

綜上所述，針對筒體剛性差易變形的特點，一方面適當(dāng)增加筒體板的剛性，防止其變形，另一方面可以通過工藝的選擇來控制和消除變形量，使整個預(yù)制及安裝過程的形狀質(zhì)量可控，以達到設(shè)計文件中的參數(shù)要求。

參考文獻

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