核電站反應(yīng)堆堆腔鋼結(jié)構(gòu)的施工方法

何云志

【摘要】本文主要闡述了鋼結(jié)構(gòu)安裝的施工方法，以核電站反應(yīng)堆堆腔鋼結(jié)構(gòu)為例，通過(guò)對(duì)堆腔鋼結(jié)構(gòu)的施工流程、施工方法及步驟、質(zhì)量控制措施等進(jìn)行分析總結(jié)，為后續(xù)類似鋼結(jié)構(gòu)施工提供了有力支撐。

【關(guān)鍵詞】核電站;堆腔鋼結(jié)構(gòu);施工方法

1、引言

反應(yīng)堆堆腔鋼結(jié)構(gòu)作為我們完全自主三代核電——ACP1000堆型核電站的主要鋼結(jié)構(gòu)，其重要性不言而喻，通過(guò)對(duì)堆腔鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析研究，制定了合理的施工流程，采取有效的施工方法和可靠的施工過(guò)程控制措施，確保堆腔鋼結(jié)構(gòu)施工的完工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2、工程概況

反應(yīng)堆堆腔鋼結(jié)構(gòu)位于堆腔換料水池的底部，用于承托換料水池底部不銹鋼覆面，以及用于承托底板內(nèi)灌注的防中子用褐鐵礦混凝土。反應(yīng)堆堆腔鋼結(jié)構(gòu)主要由15個(gè)支承托架、位于托架之間的底部鋼板以及位于托架端部的4段環(huán)梁組成，還包括8個(gè)測(cè)量小室襯套密封鋼環(huán)及測(cè)量小室襯套的調(diào)節(jié)螺栓。每個(gè)托架通過(guò)8組雙頭螺桿與堆腔內(nèi)壁的預(yù)埋件固定，螺栓緊固完成后，還需進(jìn)行焊接固定;環(huán)梁支承與托架端頭，通過(guò)6組雙頭螺桿固定。

3、施工流程

測(cè)量放線定位—→臨時(shí)支撐—→托架安裝及調(diào)整—→套筒螺栓固定—→環(huán)梁就位及調(diào)整—→環(huán)梁螺栓固定—→整體尺寸調(diào)整—→螺栓張拉并焊接—→底板實(shí)際尺寸放線測(cè)量—→底板加工—→支撐板、底板、隔板及圓環(huán)板的組對(duì)、焊接—→無(wú)損檢測(cè)。

4、施工方法及步驟

堆腔鋼結(jié)構(gòu)由15個(gè)固在預(yù)埋板上的托架組成，預(yù)埋板環(huán)繞反應(yīng)堆堆腔布置，預(yù)埋在一次澆注的混凝土里，利用塔吊以及小推車將托架及環(huán)梁倒運(yùn)至反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)，依次將托架與預(yù)埋板通過(guò)螺栓連接，托架固定后在端部安裝4個(gè)支承環(huán)梁，環(huán)梁固定后安裝底板及隔板等剩余物項(xiàng)。

4.1 15個(gè)托架安裝

根據(jù)反應(yīng)堆堆腔鋼結(jié)構(gòu)平面布置圖，在環(huán)繞反應(yīng)堆布置的預(yù)埋板環(huán)向放出托架的定位標(biāo)高線以及中心線，作為托架安裝的基準(zhǔn)線。測(cè)量取基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，需與安裝協(xié)調(diào)使用相同基準(zhǔn)點(diǎn)，避免因基準(zhǔn)點(diǎn)誤差造成的不必要的安裝問(wèn)題。在每個(gè)托架位置上安裝臨時(shí)支架和調(diào)節(jié)標(biāo)高用的千斤頂，然后將托架按編號(hào)依次倒運(yùn)就位，調(diào)整每個(gè)托架位置，使托架上的定位線與預(yù)埋板上定位基準(zhǔn)線重合，對(duì)應(yīng)的螺栓孔對(duì)齊，將螺栓穿過(guò)托架擰入埋件在混凝土中的套筒里。上述工作完成后，校核托架的位置和標(biāo)高，當(dāng)滿足設(shè)計(jì)要求后，沿每個(gè)托架的軸線方向緊固螺母，螺栓施加力時(shí)按孔的中軸線從中間向兩側(cè)、從下向上逐個(gè)擰緊，所有預(yù)應(yīng)力螺栓緊固后焊接固定。為避免焊接對(duì)螺母造成損壞，在螺母一側(cè)增加角鋼，將角鋼與底部墊板焊接固定，防止螺母松動(dòng)。安裝完成后，經(jīng)檢查無(wú)誤后，沿軸線向兩側(cè)對(duì)稱施焊固定支架。

4.2 環(huán)梁安裝

根據(jù)圖紙進(jìn)行測(cè)量放線，定位各環(huán)梁的安裝位置，調(diào)整標(biāo)高及半徑，準(zhǔn)確定位后穿入雙頭螺栓固定，然后進(jìn)行環(huán)梁間的拼接焊縫施工。

4.3 底板、加勁板及圓環(huán)板安裝

托架和環(huán)梁安裝完成后，將弧形方鋼焊接在環(huán)繞反應(yīng)堆布置的預(yù)埋板上，作為底板安裝的支撐，該焊縫要求分段施焊。通過(guò)實(shí)測(cè)托架間底板的尺寸，進(jìn)行加工制作底板構(gòu)件，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，底部鋼板依次安裝，組對(duì)焊接。然后進(jìn)行測(cè)量小室的放線，經(jīng)檢查合格后，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)切割以及圓環(huán)板和加勁板的組對(duì)和焊接。

4.4 焊接施工

施焊前，要確保焊接工藝能夠有效指導(dǎo)施工，焊接操作人員具備相應(yīng)資格，焊接設(shè)備中測(cè)量?jī)x器、儀表等標(biāo)定有效，鋼材、焊材復(fù)驗(yàn)合格，其他機(jī)具、設(shè)備、材料等滿足要求。

環(huán)梁拼接前，對(duì)安裝好的托架和環(huán)梁進(jìn)行尺寸檢查和水平度測(cè)量，當(dāng)滿設(shè)計(jì)要求時(shí)方可進(jìn)行焊接。另外，對(duì)坡口表面及組對(duì)間隙進(jìn)行檢查，保證坡口表面無(wú)夾渣、分層、裂紋等缺陷，坡口表面硬化層要磨除干凈。在環(huán)梁半徑滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，間隙過(guò)小可用磨光機(jī)進(jìn)行打磨;間隙過(guò)大，考慮增加焊量，但要控制熱輸入，保證變形在允許范圍內(nèi)。環(huán)梁拼接焊縫的等級(jí)為A級(jí)，第一層打完底后需進(jìn)行PT檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行后續(xù)焊接，焊后24h進(jìn)行100%UT檢測(cè)。為防止錯(cuò)邊和過(guò)量收縮導(dǎo)致徑向及周向尺寸不滿足精度要求，采用靠板進(jìn)行拼接焊縫加固。結(jié)合實(shí)際板厚及材質(zhì)，焊接時(shí)原則上要一次性焊完，若中途停止再焊時(shí)，需將待焊區(qū)加熱到不小于125℃后方可繼續(xù)施焊。其余構(gòu)件連接均為角焊縫，焊前用鋼絲刷將待焊區(qū)域的構(gòu)件表面清理干凈，焊腳滿足圖紙要求，焊后進(jìn)行100%VT和100%PT檢測(cè)。

對(duì)于長(zhǎng)焊縫，焊接時(shí)要注意從中間向兩端分段退焊，每段不大于500mm。焊接底板加勁肋時(shí)，先焊接短焊縫，再焊長(zhǎng)焊縫，同時(shí)用靠板加固。另外，考慮環(huán)梁與堆芯壓力容器的距離很小，焊接托架和環(huán)梁時(shí)，為預(yù)防徑向的不對(duì)稱收縮導(dǎo)致環(huán)梁碰撞壓力容器，需要多名焊工同時(shí)對(duì)稱施焊，保持電流及焊速基本一致，保證不對(duì)稱或收縮力較大的焊縫能夠自由收縮，從而不影響整體結(jié)構(gòu)尺寸，有效控制堆腔鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形。

4.5 變形校正

車間加工制作底板以及現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中，如果產(chǎn)生較大的焊接變形，可采取機(jī)械或火焰校正的方法進(jìn)行校正，火焰校正的加熱溫度不能超過(guò)600℃。

4.6 施工中注意事項(xiàng)

堆芯已安裝壓力容器設(shè)備，在進(jìn)行安裝及打磨作業(yè)時(shí)需對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，避免出現(xiàn)磕碰損壞設(shè)備。在構(gòu)件調(diào)整時(shí)，禁止踩踏壓力容器及主管道。焊接作業(yè)時(shí)，對(duì)壓力容器及管道外部的保護(hù)層上鋪設(shè)防火布，避免因焊接飛濺到保護(hù)層上引起火災(zāi)。

5、質(zhì)量控制措施

所有參與人員必須熟知施工工藝，持證上崗，熟悉圖紙和相關(guān)的技術(shù)文件、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，了解該工程的工藝及質(zhì)量要求，制定出可操作性的施工方案和質(zhì)量保證措施。嚴(yán)格按照工藝要求施焊，保證焊接質(zhì)量，控制焊接變形;及時(shí)按照焊縫等級(jí)要求進(jìn)行焊縫檢驗(yàn)。

嚴(yán)格跟蹤控制施工工序，上道工序檢查合格后方可下道工序的施工。托架及環(huán)梁緊固用螺桿在倒運(yùn)及使用過(guò)程中要對(duì)螺紋進(jìn)行保護(hù)，套筒外面螺紋需包裹，避免磕碰螺紋。堆腔鋼結(jié)構(gòu)幾何尺寸允許偏差：堆腔基礎(chǔ)連接支撐板的標(biāo)高為±5mm;托架的環(huán)向位置公差為±15mm。

結(jié)論：

通過(guò)工程實(shí)踐，該核電站反應(yīng)堆堆腔鋼結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程得到了有效控制，完工后的堆腔鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，滿足設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求。

參考文獻(xiàn)：

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