核電站安全殼鋼襯里帶底板模塊施工技術*

申 濤，李 強，劉 陽，李 燕，梁 明，王 巍，朱銳卿

(中國建筑第二工程局有限公司，北京 100160)

1 工程概況

廣東太平嶺核電站安全殼鋼襯里主要功能是在核電站運行期間防止外界環(huán)境對內部設施的影響，并在失水事故后包容放射性釋放物。鋼襯里帶底板模塊由底板+截錐體c段+截錐體b段組成，均由6mm厚鋼板制作而成，如圖1所示。底板為圓盤形，截錐體c段為圓筒形，截錐體b段為倒空心圓臺形，各段之間由加強板連接。截錐體c段背部焊接∟125×80×10，∟75×50×8及φ8×80錨固釘。底板、截錐體c段及截錐體b段預制完成后分塊運至現(xiàn)場拼裝成模塊后整體吊裝安裝。

鋼襯里底板+截錐體c段+截錐體b段模塊(以下簡稱“模塊1”)施工已應用于廣東太平嶺核電站2號機組。

2 施工工藝

模塊1底板分12個分塊，分別為MK1～MK12；截錐體b,c分段分塊板分別為S01b～S12b及S01c～S12c， 共36個分塊板。

2.1 分塊板制作

制作圖→領料→放線下料→標識移植→板邊修直→坡口清理→拼板組對→焊接→無損檢測→二次放線→切割下料、坡口打磨→(胎模成型)→加強板組對→焊接→校正→無損檢測→(加勁肋彎曲→加勁肋下料→加勁肋組對→加勁肋焊接→連接件焊接→校正→無損檢測)尺寸檢查→噴砂、油涂刷漆→編號存放(底板及截錐體b段無“胎模成型”及“加勁肋”相關工序)。

2.2 模塊拼裝

1)底板拼裝 施工圖→鋼襯里底板定位放線→底板分塊板吊裝就位→余量切割→組對→焊前打磨→鋪配重→焊接→加強節(jié)門板安裝、焊接→焊縫無損檢驗→整體幾何尺寸檢查。

2)截錐體c段拼裝 施工圖→放線→扶壁柱等輔助措施安裝→分塊板吊裝就位→半徑調整→立縫組對、焊接→環(huán)縫組對、焊接→伸縮縫組對、焊接→分塊板上口余量切割→焊縫無損檢驗→幾何尺寸檢查→完成。

3)截錐體b段拼裝 施工圖→放線→支撐等輔助措施安裝→分塊板吊裝就位→半徑及標高調整→立縫、橫縫組對→立縫、橫縫焊接→環(huán)縫組對、焊接→伸縮縫組對、焊接→加強板門板安裝、焊接→焊縫無損檢驗→幾何尺寸檢查→完成。

2.3 模塊吊裝

吊裝前條件確定→網(wǎng)架掛索具→網(wǎng)架試吊→網(wǎng)架下口水平度測量及調整→起重機制動性能驗證→網(wǎng)架正式吊裝→回轉→變幅→連接模塊→模塊試吊→模塊安裝角度調整→模塊下口水平度測量及調整→驗證制動性能→模塊正式吊裝→模塊起升→模塊起升至地上60m后回轉(逆時針回轉97.9°)至反應堆廠房正上方→起重機緩慢落鉤→調整就位→摘鉤、起重機回轉、收車。

通過模塊拼裝吊裝，提高了鋼襯里安裝效率，為反應堆內、外安全殼基礎鋼筋綁扎作業(yè)釋放空間，保證了施工進度。

3 車間預制

3.1 施工原則

1)角部加強板與6mm厚底板連接焊縫采用手工電弧焊，底板之間的對接焊接采用埋弧自動焊和手工電弧焊(點焊)。

2)截錐體壁板拼接焊縫經(jīng)無損檢測合格后再進行壁板的四周余量放線切割。截錐體壁板上胎膜前應按制作圖要求的尺寸放出每塊板背部加勁肋定位線，包括放出每塊板、加勁肋的位置線，管道圓心位置線及開孔圓周線等，并做出明顯標記。

3)S01c～S12c上口預留≥20mm余量用于與截錐體b段小模塊調整時切割。S06c，S12c右側邊(由反應堆外向內)預留100mm左右余量，現(xiàn)場切割。

3.2 加勁肋角鋼制作

加勁肋角鋼采用型材卷彎機進行彎曲，根據(jù)所需長度進行下料。

3.3 錨固鋼筋制作

成型錨固鋼筋經(jīng)驗收合格后，做好成品臨時存放保護措施，如放置在箱子內，且掛好信息標識牌。

3.4 加強板制作

截錐體b段下口加強板由30mm厚加強板JQ3，JQ4拼接而成，上口加強板由22mm厚加強板JQ5，JQ6拼接而成，如圖2所示。

JQ3～JQ6機加工完畢后進行冷彎成型，按制作圖組對焊接，焊接完成后共12段，分別與截錐體分塊板組對焊接。

加強板拼焊采用手工電弧焊，為減少焊接變形，節(jié)點處的拼焊采用圖3所示的防變形工裝進行固定，將加強板吊裝就位于工裝胎模，使用卡板及楔鐵固定(卡板間距300～500mm)。焊后試件若產(chǎn)生變形則可進行火焰校正，加熱溫度≤600℃，加熱后立即施加外力使其達到圖紙要求尺寸(只能用火焰的外焰接觸構件)。截錐體b段上、下口②號工裝不拆除，待截錐體b，c段組焊成整體后進行拆除。

圖3 截錐體b段加強板防變形工裝

3.5 底板分塊板制作

1)分塊板MK1～MK12的6mm厚鋼板在車間采用數(shù)控切割機或半自動切割機下料并進行編號，直角邊預留50mm左右余量，余量在現(xiàn)場拼裝時進行切除。

2)除分塊板MK6，MK7，其余分塊板需在所有6mm厚鋼板拼接后，在拼裝場地進行弧邊的劃線、切割機坡口加工，并與相應的加強板節(jié)點進行組對焊接。

3)在車間內將同一個分塊板中相鄰的2塊預制板拼焊成1個小分塊板，將小分塊板運送至車間外拼裝場地進行二次組對作業(yè)，拼裝為大分塊板。

4)焊接采用埋弧自動焊和手工電弧焊(點焊)。

5)為避免分塊板鋼板因局部彎曲受力過大引起塑性變形，底板預制及拼裝過程中，對于較大分塊板采用平衡梁吊裝，在分塊板鋼板上焊接適當?shù)妮o助吊耳并通過手拉葫蘆調整平衡，如圖4所示。

圖4 分塊板吊裝示意

6)檢查鋼板平直度和焊縫間隙合格后，為防止鋼板變形或受溫度影響引起底板凸起，須在焊縫定位點焊后，兩側壓上配重塊方可進行焊接。

7)6mm厚底板拼接方法為埋弧自動焊或手工電弧焊雙面焊。

8)所有弧形邊每隔500mm放出1個控制點，用半徑19.528m的弧形靠尺將點連成1條弧線，所有直邊只放線，暫不切割。直角邊須待與其他分塊板進行組對放線后，方可切割。

3.6 截錐體分塊板制作

1)放樣、下料 分塊板S01b～S11b及S01c～S11c尺寸較小，采用整張鋼板制作。分塊板S012b，S012c尺寸較大，由2塊或2塊以上的小板在車間施工平臺上拼焊成1塊大板。

2)坡口加工及鋼板拼接 6mm厚鋼板拼焊采用埋弧自動焊。坡口形式及焊道如圖5所示。

圖5 6mm厚鋼板埋弧自動焊拼接示意

焊接前，需在焊縫兩側對稱壓上配重塊，防止焊接引起變形。待焊接完成，焊縫完全冷卻后再去掉配重，并進行編號、存放。

3)角鋼定位 截錐體壁板上胎模前，按制作圖要求的尺寸放出每塊板背部加勁肋、錨固釘定位線，并做出明顯標記。

4)成型組對 利用胎模和彎曲成型的角鋼加勁肋來實現(xiàn)截錐體壁板彎曲成型(除截錐體b段)，將切割后的鋼板放在胎模上用夾具將板和胎模貼合，然后將彎曲好的角鋼加勁肋和壁板組焊在一起。

角鋼加勁肋與壁板焊接順序為：先焊接橫向通長角鋼，再焊接豎向短角鋼。施焊時由2位焊工在角鋼兩側從中間向兩端分段退焊。角鋼加勁肋焊接前，須使用鋼梁壓在角鋼加勁肋上，防止焊接引起壁板變形。

對于截錐體b段，待加強板JQ3與JQ4、JQ5與JQ6分別焊接成整體后，與截錐體b段6mm厚鋼板進行組對及焊接，然后加裝現(xiàn)場安裝用臨時加強板，如圖6所示。

圖6 截錐體b段鋼板與加強板組焊示意

5)錨固釘劃線、焊接 錨固釘焊接采用螺柱焊工藝，將鋼襯里板放在胎模上進行錨固釘焊接。

6)螺套焊接 構件制作完成后，在每塊壁板上口環(huán)向焊縫位置下方對應豎向角鋼的位置焊接用于安裝內走道平臺支架的螺套。

7)噴砂、油漆 截錐體壁板噴砂后表面粗糙度為Sa3級，油漆系統(tǒng)為PIC100I。截錐體內壁噴砂、涂刷油漆，坡口處須粘貼專用膠帶進行防護。

4 現(xiàn)場拼裝

4.1 測量放線

模塊1拼裝前，放出底板中心點、半徑線、分塊板定位線、角度線。定位放線完成后進行整體或局部核查，確保定位線準確。

4.2 底板拼裝

1)吊裝 將底板分塊板從車間運至核島附近空地上，采用汽車式起重機吊裝倒運及就位。在分塊板上焊接適當?shù)牡醵⑼ㄟ^手拉葫蘆調整平衡。

2)拼裝順序及就位 先拼裝底板外圈分塊板再拼裝內圈分塊板，優(yōu)先拼裝同組相鄰分塊。外圈分塊板為MK1～MK5，MK8～MK12，內圈分塊板為MK6，MK7。底板吊裝就位前，在拼裝平臺上標出相應編號，在半徑線位置焊接固定限位板，利用限位板使底板拼裝就位。

3)組對及焊接 使用卡板等固定并調整焊縫間隙，檢查鋼板平直度和焊縫間隙合格后，在焊縫兩側壓上配重塊后將分塊板組對和焊接。底板焊接時需采取有效措施控制焊接變形。配重塊形式及布置分別如圖7，8所示。

圖7 配重塊形式

圖8 配重布置

底板焊接時，原則上先焊接板與板之間較長拼接焊縫后再焊接較短拼接焊縫，由2人從中間向兩端采取分段退焊法，分段長度≤500mm，且采用多名焊工對稱施焊。每段焊縫采用短道多層、整段蓋面的焊接方法，以有效減少焊接熱輸入量造成的焊接變形。

4.3 截錐體拼裝

1)拼裝裝備

在拼裝平臺上焊接截錐體支撐，用于支撐截錐體c,b段。截錐體c,b段拼裝前，應在就位位置內外搭設可操作平臺，如圖9所示。

圖9 截錐體c,b段操作平臺

2)截錐體c段拼裝

底板加強板定位尺寸合格后，在角部加強板上標記出定位角度線，并將圖紙所示預制構件編號標記于相應位置。截錐體c段吊裝就位前需安裝完成支撐，每塊截錐體壁板設置至少2根支撐。吊裝就位前在底板角部加強板上點焊定位靠板，每塊壁板上定位靠板≥5塊，如圖10所示。

圖10 截錐體c段定位靠板示意

根據(jù)施工圖紙依次將壁板吊裝就位，將支撐上設置的拉結裝置與截錐體c段環(huán)向角鋼連接，輔助調整截錐體c段垂直度并固定、檢測合格后卸鉤。相鄰分塊間采用眼鏡板臨時拉結(見圖11)。

圖11 眼鏡板示意

在截錐體c段下口與底板加強節(jié)連接處放置專用間隙板調整焊縫間隙(原則上每個模塊板每隔500mm左右放置1個間隙板，可根據(jù)實際情況增減)。使用楔鐵壓住臨時定位靠板，將間隙板的圓錐楔壓緊(見圖12)。檢查各分塊板控制尺寸符合要求后進行定位焊接，定位焊接后拆除定位靠板、間隙板，然后組對焊接。

圖12 圓錐楔布置示意

3)截錐體b段拼裝

截錐體c段的定位尺寸合格后，在截錐體c段上口壁板外側標記出定位角度線，并將圖紙所示預制構件編號標記于相應位置。

截錐體b段吊裝就位前需將支撐安裝完成，每塊截錐體壁板設置至少2根支撐(針對S12b，需至少3根支撐)。

吊裝就位前在截錐體c段上口壁板上點焊定位靠板(見圖13)，每塊壁板上定位靠板≥5塊(內側≥2 塊，外側≥3塊)，均勻布置。對于S12b，定位靠板≥8塊(內側≥3塊，外側≥5塊)。

圖13 截錐體b段定位靠板示意

根據(jù)施工圖紙依次將截錐體b段吊裝就位，傾斜度通過上口手拉葫蘆調整，上口落在支撐柱頂部。

測量截錐體b段半徑及上口標高，水平截面圓周半徑誤差在±50mm以內，上口標高誤差在±3mm 以內。對截錐體b段立縫及橫縫進行定位焊及工裝措施焊接，截錐體b段立縫分片組對完成后進行劃線并切割截錐體c段上口余量。截錐體b段下口與截錐體c段上口連接處放置專用間隙板調整焊縫間隙，使用楔鐵壓住臨時定位靠板，將間隙板圓錐楔壓緊。檢查各分塊板控制尺寸符合要求后進行定位焊接，定位焊接后拆除定位靠板、間隙板，然后組對焊接。

5 現(xiàn)場吊裝

5.1 測量放線

模塊1吊裝就位前，在筏基上測量放線，定位出管道圓心位置線、軸線及底板最外圈理論位置向外偏移50mm后的圓周線(整圈畫線或根據(jù)筏基表面狀態(tài)放出控制線)。測量已綁扎的鋼筋是否阻礙模塊1下落，要求鋼筋最外側相對反應堆中心距離≥19 901mm。

5.2 輔助工裝

1)在模塊25°，90°，200°，286°方向掛設白棕繩，作為吊裝用纜風繩。

2)在模塊下部0°起，均勻布置4個手拉葫蘆(質量≥3t)，下端連接質量≥2t的配重塊，上端掛設在底板外圈加強板的輔助吊耳上作為防擺裝置。

3)截錐體b段下方設置立柱，用于模塊1就位后支撐截錐體b段上口及調整標高，如圖14所示。

圖14 立柱設置

4)模塊1就位處設置環(huán)向限位及徑向調整用立柱，用于模塊就位時的環(huán)向、徑向位置調整。

5)將網(wǎng)架與模塊連接。網(wǎng)架下部共1+8+12+24+24+24+48+48+48=237個吊點，模塊1共1+8+24+24+24+48+48+48+48=273個吊點。網(wǎng)架第2圈12個吊點對應底板第2圈24個吊點，網(wǎng)架第5圈24個吊點對應底板第5圈48個吊點(采用平衡梁，將單個網(wǎng)架吊點分成2個底板吊點)。網(wǎng)架上部共12個吊點，通過鋼絲繩將網(wǎng)架與起重機吊鉤連接。

5.3 模塊吊裝

設置4名輔助指揮，分別負責模塊1就位過程中340°～60°，60°～155°，155°～240°，240°～340°區(qū)域內的監(jiān)控工作。起重主指揮接到起吊指令后，向起重機操作員發(fā)布起吊信號，起重機開始起鉤。模塊起升至下口離地0.5m左右時，保持靜止，待模塊狀態(tài)穩(wěn)定且去除防擺裝置后繼續(xù)起升。開始起吊時，起重主指揮在地面指揮，在起重機完成起升模塊下口離地12m左右高度時，起重主指揮將指揮權移交給輔助指揮，通過通道向核島轉移。

模塊下口起升至地上60m左右時(該起升高度以塔式起重機駕駛室及起重機顯示為準)，起重機開始逆時針回轉(約97.9°)。當模塊回轉至反應堆廠房正上空時停止回轉，初步調整模塊中心與核島中心位置。起重機繼續(xù)緩慢落鉤，當模塊下口距離內外殼鋼筋上表面1.5m左右時停止下降。檢查模塊就位時，用于調整的工裝位置準確無誤，固定完好。

微調模塊位置，起重機繼續(xù)緩慢落鉤至模塊下口與筏基上表面相距300～500mm時，掛上輔助就位用的手拉葫蘆。起重機繼續(xù)緩慢落鉤的同時利用手拉葫蘆來調整模塊位置，使模塊環(huán)向限位貼緊筏基立柱。起重機繼續(xù)緩慢落鉤，當距離筏基表面100mm左右時停止下降(底板未接觸找平層)，檢查并確認各環(huán)向限位是否貼緊，使用手拉葫蘆進行輔助調整；檢查并確認模塊徑向位置無誤后，繼續(xù)緩慢落鉤，使模塊逐漸與筏基上表面相接觸并使之完全受力。確認模塊完全落位后，起重機落鉤，拆除模塊吊索具與網(wǎng)架的連接，確認后，起重主指揮指揮起重機逆時針回轉69°，將網(wǎng)架放至網(wǎng)架拼裝場地，拆除網(wǎng)架與起重機鋼絲繩，起重機收鉤回轉并收車。調整截錐體b段上口標高后，與下部支撐點焊。

6 結語

采用將底板+截錐體c段+截錐體b段焊接成模塊，現(xiàn)場進行整體安裝，減少了現(xiàn)場分塊安裝的工作量，釋放了反應堆廠房內、外安全殼基礎施工空間，保證了工程建設質量，節(jié)約了工程成本。