核電站穩(wěn)壓器波動(dòng)管施工邏輯優(yōu)化分析

黃磊 劉建群 趙文燦

摘 要：核電站波動(dòng)管焊接完成是穩(wěn)壓器進(jìn)水的先決條件，直接影響核回路沖洗（NCC）和冷態(tài)功能試驗(yàn)（CFT）的實(shí)現(xiàn)。該文在總結(jié)嶺澳二期項(xiàng)目3、4#機(jī)組穩(wěn)壓器波動(dòng)管施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究制定CPR1000機(jī)組穩(wěn)壓器波動(dòng)管主線施工邏輯優(yōu)化方案。從理論分析、施工要求和現(xiàn)場(chǎng)保障措施等方面分析論證穩(wěn)壓器到貨前波動(dòng)管提前焊接的可行性，形成了完備的波動(dòng)管優(yōu)化施工方案，并最終在紅沿河1、2#機(jī)組成功實(shí)施，為核島安裝工作主線節(jié)約了工期，保證了NCC等現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：紅沿河項(xiàng)目、穩(wěn)壓器、波動(dòng)管、CPR1000、施工邏輯

中圖分類(lèi)號(hào)：TL33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）07（c）-0000-00

穩(wěn)壓器-波動(dòng)管安裝是核島主回路安裝關(guān)鍵路徑之一。CPR1000核電站穩(wěn)壓器通過(guò)波動(dòng)管與主管道1環(huán)路熱段連接，起到維持一回路壓力穩(wěn)定的作用。穩(wěn)壓器-波動(dòng)管主線安裝從穩(wěn)壓器到貨安裝開(kāi)始，包含波動(dòng)管坡口加工、波動(dòng)管焊接和水壓試驗(yàn)、波動(dòng)管阻尼器安裝等工作，施工邏輯性強(qiáng)，施工工期長(zhǎng)，直接影響核回路沖洗（NCC）和冷態(tài)功能試驗(yàn)（CFT）等核電站建設(shè)重大里程碑的順利實(shí)現(xiàn)。

1優(yōu)化前穩(wěn)壓器與波動(dòng)管施工邏輯

穩(wěn)壓器與波動(dòng)管原始施工邏輯下，波動(dòng)管焊接的前提是主管道1環(huán)路熱段焊接完成且穩(wěn)壓器就位，這一邏輯下致使波動(dòng)管焊接與穩(wěn)壓器到貨存在硬性邏輯關(guān)系。穩(wěn)壓器如果到貨延誤將致使后續(xù)波動(dòng)管焊接施工工作全面受阻礙。嶺澳二期3、4#機(jī)組穩(wěn)壓器與波動(dòng)管施工邏輯屬于這一關(guān)系，具體如圖1。

圖1 嶺澳二期3、4#機(jī)組穩(wěn)壓器與波動(dòng)管施工邏輯

2穩(wěn)壓器與波動(dòng)管施工邏輯優(yōu)化分析

根據(jù)穩(wěn)壓器、波動(dòng)管現(xiàn)場(chǎng)布置及調(diào)整段分布情況，結(jié)合穩(wěn)壓器就位公差技術(shù)要求、前期機(jī)組波動(dòng)管焊接收縮經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)等已有經(jīng)驗(yàn)，可考慮以下兩種優(yōu)化方案。

方案1：在穩(wěn)壓器位置不確定情況下，預(yù)留焊口調(diào)整段保證穩(wěn)壓器吊裝后波動(dòng)管能夠?qū)冢瑫r(shí)采取措施保證波動(dòng)管安裝坡度及阻尼器安裝位置，其余焊口則可以提前實(shí)施焊接。

方案2：穩(wěn)壓器按照理論軸線進(jìn)行焊接及水壓試驗(yàn)，在穩(wěn)壓器就位后，通過(guò)調(diào)整設(shè)備來(lái)對(duì)接管道。需提前精確測(cè)量穩(wěn)壓器管嘴軸線及穩(wěn)壓器垂直支撐地腳螺栓孔軸線。

對(duì)于上述兩種優(yōu)化方案，理論分析可行性如下。

（1）波動(dòng)管焊口調(diào)整段分布，見(jiàn)圖2。

圖2 波動(dòng)管調(diào)整段分布圖

（2）經(jīng)CAD軟件模擬得出A口直管段和C口直管段之間的夾角為95度，見(jiàn)圖3。

圖3 A口直管段和C口直管段模擬圖

（3）可以將與A口焊接的直管段調(diào)整段作為X方向的調(diào)整，E口調(diào)整段作為Z方向上的調(diào)整，而C口調(diào)整段可近似看做Y方向上的調(diào)整。因此，需要預(yù)留A/C/E三個(gè)焊口不焊接，作為穩(wěn)壓器就位后調(diào)整的調(diào)整段。而B(niǎo)/D焊口的余長(zhǎng)可以提前切割，同時(shí)焊口可以提前焊接。

（4）根據(jù)穩(wěn)壓器安裝技術(shù)要求，穩(wěn)壓器就位的位置公差要求為±7mm，同時(shí)，穩(wěn)壓器管口中心位置制造公差為±1.5mm。因此，因穩(wěn)壓器就位而產(chǎn)生的管口位置偏差約為8.5mm。波動(dòng)管設(shè)計(jì)余長(zhǎng)為70mm左右，可以滿足穩(wěn)壓器帶來(lái)的位置偏差。

（5）如采用方案2，波動(dòng)管B/C/D口也提前焊接，同時(shí)臨時(shí)管帽提前焊接并完成水壓試驗(yàn)，則可以大幅度節(jié)約穩(wěn)壓器到貨后的工期。但預(yù)留的A/E焊口只能調(diào)整2個(gè)方向上的位置，波動(dòng)管對(duì)口位置無(wú)法保證，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法調(diào)整。

（7）如采用設(shè)備對(duì)接管道的方式，在管道焊接收縮變形較經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)有偏差的情況下，且穩(wěn)壓器管口制造公差的影響，可能導(dǎo)致就位后穩(wěn)壓器裙座螺栓孔與預(yù)埋垂直支撐孔無(wú)法對(duì)應(yīng)的情況。從圖紙上看，穩(wěn)壓器垂直支撐預(yù)埋件孔內(nèi)徑為42mm，穩(wěn)壓器裙座螺栓孔尺寸為42mm，地腳螺栓為M39，如考慮預(yù)埋件的制造及安裝公差，可調(diào)整的范圍非常小。風(fēng)險(xiǎn)不可控。

綜上分析，在穩(wěn)壓器未到貨的情況下，提前切割B/D焊口余長(zhǎng)并加工坡口，對(duì)B/D焊口提前進(jìn)行焊接，同時(shí)A/E焊口管帽坡口不涉及后續(xù)調(diào)整，可以提前加工。上述工作提前實(shí)施可以完成。而采用方案2，由于預(yù)埋件與穩(wěn)壓器裙座之間可調(diào)整的空間非常小，穩(wěn)壓器就位的風(fēng)險(xiǎn)不可控。因此，在穩(wěn)壓器波動(dòng)管焊接施工邏輯的優(yōu)化中，最優(yōu)方案為方案1。

3優(yōu)化后穩(wěn)壓器與波動(dòng)管施工方案及控制要點(diǎn)分析

穩(wěn)壓器波動(dòng)管施工按照方案1執(zhí)行理論上可行，但在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際執(zhí)行時(shí)，需要制定完整的施工方案。由于波動(dòng)管所在的房間空間狹小，波動(dòng)管安裝技術(shù)要求嚴(yán)格，保證施工質(zhì)量需要從多方面控制。下面為穩(wěn)壓器波動(dòng)管安裝施工方案，從作業(yè)流程、控制要點(diǎn)及計(jì)劃安排上分別予以闡述。

3.1作業(yè)流程

（1）按照波動(dòng)管圖紙，以壓力容器中心點(diǎn)為參考點(diǎn)，在地板上標(biāo)記并繪出波動(dòng)管冷態(tài)中心線的理論位置。

（2）調(diào)整4段波動(dòng)管的實(shí)際位置，按照理論中心軸線對(duì)焊口B/D余長(zhǎng)進(jìn)行切割，因管段余長(zhǎng)導(dǎo)致空間不足管道無(wú)法就位到軸線上方，可將理論軸線進(jìn)行平移；切割余長(zhǎng)時(shí)，注意考慮波動(dòng)管焊接的收縮量。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，波動(dòng)管焊接單個(gè)焊口的收縮量為8mm左右，同時(shí)需考慮組對(duì)間隙在1～4mm左右。

（3）加工B/D坡口至圖紙理論尺寸。

（4）檢查波動(dòng)管清潔度，氬氣室建立，組對(duì)并點(diǎn)焊B/D坡口，調(diào)整焊縫坡口根部間隙在1～4mm之間（必要時(shí)可打磨），此間隙與管線相對(duì)方向焊接收縮量的偏差相等，即，組對(duì)間隙需在加工余長(zhǎng)予以考慮。

（5）檢查焊縫的組對(duì)的內(nèi)錯(cuò)邊量，需控制在0.5mm以內(nèi)，焊接B/D焊口。

（6）焊接過(guò)程中，管道需采用支撐固定，同時(shí)，安裝百分表檢測(cè)管道焊接收縮的情況。

（7）根部、50%和100%時(shí)，焊縫需進(jìn)行液體滲透檢查，焊接至50%及100%時(shí)，對(duì)焊縫進(jìn)行射線探傷，另外，焊縫焊接至100%時(shí)，對(duì)于焊縫外表面需進(jìn)行目視檢查。

（8）B/D焊口焊接完成后，加工A/E焊口臨時(shí)管帽端的坡口，為保證焊接C口時(shí)的充氬，管帽暫不焊接。

（9）穩(wěn)壓器就位后，按照穩(wěn)壓器、主管道熱段的實(shí)際位置，調(diào)整波動(dòng)管的位置，此時(shí)波動(dòng)管已焊接2個(gè)焊口，將波動(dòng)管調(diào)整至理論軸線的正上方，標(biāo)識(shí)C焊口的加工余量。

（10）加工并焊接C焊口，焊接要求與B/D焊口相同，焊接過(guò)程中需特別注意的是需要監(jiān)測(cè)焊接收縮對(duì)波動(dòng)管跨距的影響，將直接導(dǎo)致A/E焊口無(wú)法組對(duì)。

（11）焊接A/E焊口臨時(shí)管帽。

（12）對(duì)波動(dòng)管實(shí)施壓力為25.7MPa的水壓試驗(yàn)。

（13）切割A(yù)/E焊口堵頭，加工坡口，組對(duì)A/E焊口，對(duì)A/E焊口實(shí)施焊接，需要注意并監(jiān)測(cè)波動(dòng)管各點(diǎn)的標(biāo)高，保證最終焊接完成后坡度滿足5mm/1m的要求。

（14）檢查波動(dòng)管安裝的各項(xiàng)技術(shù)要求控制指標(biāo)并出具正式報(bào)告，波動(dòng)管焊接完成，穩(wěn)壓器具備進(jìn)水條件。

3.2 控制要點(diǎn)

3.2.1波動(dòng)管焊接組對(duì)間隙要求及錯(cuò)邊量要求

波動(dòng)管組對(duì)間隙要求為1～4mm，錯(cuò)邊量要求為0.5mm以內(nèi)，是焊接波動(dòng)管的硬指標(biāo)。在提前焊接B/D焊口的情況下，波動(dòng)管調(diào)整段減少，可能導(dǎo)致錯(cuò)邊量無(wú)法滿足要求，即管道錯(cuò)口。則需要焊接過(guò)程中，多點(diǎn)監(jiān)測(cè)波動(dòng)管與理論軸線的偏差變化，保證波動(dòng)管焊接過(guò)程中偏差值可控；實(shí)際操作中，由于管道中心線無(wú)法確定，可放出管道的投影線，通過(guò)掛線墜監(jiān)測(cè)。

3.2.2波動(dòng)管焊接跨距要求

波動(dòng)管設(shè)計(jì)形狀為彈力彎，使其在受熱變形時(shí)不產(chǎn)生太大內(nèi)應(yīng)力。同時(shí)，波動(dòng)管焊接過(guò)程中，該彈力彎的跨距很容易受焊接收縮不均勻的影響而變化，導(dǎo)致A/E焊口無(wú)法組對(duì)。因此，焊接過(guò)程中，特別是焊接C焊口過(guò)程中，要嚴(yán)格監(jiān)測(cè)彈力彎的變化情況，采用焊接矯形的辦法矯正彈力彎的變化值。

3.2.3波動(dòng)管安裝的坡度控制

波動(dòng)管安裝的坡度控制理論要求為5mm/m，公差為±1mm。最終尺寸驗(yàn)收中，需測(cè)量波動(dòng)全程中7個(gè)拐角點(diǎn)的標(biāo)高值。在波動(dòng)管坡口加工過(guò)程中，需要提前考慮坡度?？赏ㄟ^(guò)加工斜坡口、組對(duì)時(shí)上下間隙在1～4mm范圍內(nèi)調(diào)整坡度及焊接過(guò)程中通過(guò)焊接手法調(diào)整三種方法進(jìn)行控制。由于坡口很小且焊接變形及坡口加工過(guò)程中誤差等原因，上述方法無(wú)法量化，需要結(jié)合進(jìn)行。并根據(jù)實(shí)際測(cè)量情況予以調(diào)整。

4實(shí)施及推廣

穩(wěn)壓器與波動(dòng)管施工邏輯的優(yōu)化，可以節(jié)約20天以上的關(guān)鍵路徑工期，對(duì)核電站克服主設(shè)備到貨滯后影響，順利實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)重大節(jié)點(diǎn)具有重要意義。但同時(shí)，主設(shè)備安裝的任何優(yōu)化均不能以犧牲工程質(zhì)量為代價(jià)，這就需要在制定優(yōu)化方案時(shí)慎之又慎，同時(shí)在過(guò)程控制中嚴(yán)之又嚴(yán)、細(xì)之又細(xì)。該方案經(jīng)過(guò)紅沿河1、2#機(jī)組的成功檢驗(yàn)，對(duì)后續(xù)CPR1000機(jī)組的穩(wěn)壓器和波動(dòng)管安裝具有良好的指導(dǎo)意義。

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