AP1000主蒸汽貫穿件安裝精度控制方法

鄧聯鋒,劉　濱,萬金平（國核工程有限公司，上海　200233）

AP1000主蒸汽貫穿件安裝精度控制方法

鄧聯鋒,劉濱,萬金平
（國核工程有限公司，上海200233）

AP1000輔助廠房主蒸汽貫穿件安裝精度影響到核級主蒸汽管道的組對和安裝質量。分析了主蒸汽貫穿件安裝精度要求和影響因素，提出了主蒸汽貫穿件安裝精度控制措施，在安裝前建立統一的測量基準線和穩定的支撐體系，安裝過程中結合測量控制點對貫穿件進行跟蹤測量和精度調整。

AP1000；主蒸汽管道；貫穿件；安裝精度

1　引言

AP1000核電主蒸汽管道用來輸送兩臺蒸汽發生器二次側產生的蒸汽，從安全殼廠房出來后的主蒸汽管道由輔助廠房11#軸墻體來支撐[1]，該支撐結構為輔助廠房兩個設計結構相同、獨立的主蒸汽貫穿件。單個主蒸汽貫穿件由主蒸汽套管和主蒸汽封頭管組成，其中封頭管與公稱直徑為38”主蒸汽管道對接焊接，形成二回路壓力邊界[2]，封頭管同心貫穿于輔助廠房11#墻體的主蒸汽套管，兩者對接焊接，其焊縫滿足ASMEB&P規范SectionⅢ-NF分卷要求[3]。由于主蒸汽貫穿件最終將主蒸汽管道的支撐力傳導到輔助廠房墻體，其安裝精度將影響主蒸汽套管的安裝精度，進而影響到主蒸汽管道的組對和安裝質量，因此，必須對主蒸汽貫穿件特別是主蒸汽套管的安裝精度進行嚴格控制。為此，本文對主蒸汽貫穿件的安裝精度影響因素，提出有效控制措施，為AP1000核電建設提供參考。

2　主蒸汽貫穿件的特點與安裝技術要求

主蒸汽貫穿件外徑為1905mm、吊裝前周圍綁扎的環向筋后整體外徑為4574mm，長度為2083mm；本身重約10t，連同環向筋總重量達21.5t，具有尺寸大、重量大、安裝要求高、施工難度大的特點[4]。主蒸汽貫穿件為核三級主蒸汽管道提供支撐，屬于質保一級、核安全三級（C級）、抗震Ⅰ類物項[5,6]。其安裝位置設計允許公差為±25.4mm，且不能倒坡，安裝坡度應與主蒸汽的流向一致。

3　主蒸汽貫穿件安裝精度的影響因素

為給主蒸汽管道組對精度控制預留足夠的余量，在考慮貫穿件安裝設計允許的基本安裝精度要求的同時，還應主要考慮以下因素：

（1）安全殼貫穿件安裝精度。由于安全殼貫穿件因鋼制安全殼開孔偏差和焊接變形等原因而導致其無法精確定位[7]，從而產生一定位置偏差和角度偏轉。另外，由于相連于安全殼貫穿件和輔助廠房貫穿件的主蒸汽管道為大口徑、厚壁管道，在垂直介質流向上無調節段，沿介質流向僅有三道焊口可作調節口，焊口組對允許公差應滿足PFSES-3的要求[8]，因此，安全殼貫穿件的位置偏移和角度偏轉實際上會提高輔助廠房貫穿件的安裝精度要求。

（2）土建測量基準線與安裝測量基準線之間的誤差。海陽核電一期主蒸汽貫穿件安裝由土建單位負責，主蒸汽管道安裝由安裝單位負責。兩個單位均建立了各自的測量控制線，但測量精度不同，土建單位可用的廠房軸線精度為±5mm，安裝單位的測量基準線精度為±3.2mm，雖然理論上均能控制主蒸汽貫穿件的定位公差（±25.4mm），但是通過現場相互檢查發現土建測量基準線與安裝測量基準線平均差值超過±2mm，這將難以確保主蒸汽管道順利組對和安裝精度。因此，貫穿件安裝應考慮土建測量基準線與安裝測量基準線之間的誤差。

（3）安裝坡度設計要求。為防止主蒸汽管道局部倒坡，貫穿件安裝時也不能倒坡。另外，貫穿件安裝應考慮到輔助廠房主蒸汽管道存在最小設計坡度的要求。主蒸汽管道是由兩段理論彎曲角度為0.6°的彎管對接而成，以便確保安全閥管段的最小設計坡度（1/8Inch/Feet），以利于主蒸汽中的凝結水能夠自然排向常規島。通過計算可知，貫穿件安裝標高應比對應的安全殼貫穿件理論上至少低81.0mm。兩者具體高度差應由主蒸汽彎管的實際彎曲角度而定。

（4）安裝支撐體系穩定性。為確保貫穿件施工安全和安裝精度，應搭設穩固的支撐系統。然而，現場的支撐條件比較復雜，如，貫穿件安裝標高離常規島側回填土的高差約13.7m；輔助廠房與常規島的夾層的地基回填土設計為素土，作為支撐基礎，壓實度無法滿足要求。

（5）貫穿件在混凝土澆筑后存在一定沉降。雖然采取穩定的支撐體系，但是由于貫穿件安裝整體重量大和其它施工活動影響，測量發現貫穿件在混凝土澆注前后存在1mm左右的沉降。

4　安裝精度控制措施

（1）安裝前建立統一的測量基準線。安裝前應先建立測量基準線，用于貫穿件的安裝水平坐標和標高的測量定位[9]。由于不同建筑物內部的原有獨立的測量控制網存在一定的誤差[10]，而主蒸汽管道經過反應堆安全殼廠房、輔助廠房和常規島，因此，應建立跨廠房的統一測量基準線，將輔助廠房貫穿件、安全殼貫穿件以及輔助廠房主蒸汽管道安裝的測量基準線統一，為整條主蒸汽管線上所有物項的安裝提供依據，減少不同測量基準線之間的誤差，提高輔助廠房主蒸汽貫穿件安裝精度。建立一條長距離測量基準線實施要點如下（如圖1所示）：

1）測量基準線應取一點在反應堆廠房靠近主蒸汽彎管的底部，即1#點處，另一點放置在常規島第一跨的2#點處。

2）根據測量基準線控制和復測安全殼貫穿件的位置值和偏轉角度。

3）通過直線延伸，理論計算出輔助廠房11軸主蒸汽套管的安裝坐標。

4）將貫穿件的理論計算坐標和其設計坐標進行比較，如超出設計允許公差，應按照不符合項處理流程進行適應性處理；如未超出設計允許公差，則可以在該公差允許范圍內進行調整主蒸汽套管的安裝位置和偏轉角度。

（2）搭設穩定的支撐體系。就位前應搭設穩定支撐體系，包括內部支撐和外部支撐，防止貫穿件安裝位置變動。首先，應進行載荷分析；其次，進行支撐選型和型鋼規格選型，并驗算合格；最后，按照批準的方案現場搭設支撐。

內部支撐為三排弓形型鋼支撐，每排支撐上沿圓弧方向均勻地設置一些調整螺栓（如圖2所示），以便弓形鋼梁支撐上的每個螺栓能夠均勻分擔重量和貫穿件兩端標高調整。貫穿件外部較短的支撐柱坐落在輔助廠房EL.117’6”樓板上，并用膨脹螺栓固定；常規島側支撐柱的基礎由原設計的回填素土改為混凝土墩，加強了原設計地基回填土的承載力，并用膨脹螺栓將支撐與基礎固定。另外，由于常規島側支撐高達13米，應用連墻件將其固定在輔助廠房11#軸墻體外表面上。

（3）主蒸汽貫穿件就位精度的控制。主蒸汽貫穿件就位標高在混凝土澆筑前、后由于各種載荷以及混凝土澆筑時振搗等原因，貫穿件存在最大1mm的不均勻沉降。為防止沉降導致其倒坡，就位時應根據兩端標高在設計公差范圍內預設一定坡度。

安裝精度控制從控制部位可分為坡口端面控制、預埋板控制、內撐型鋼控制。貫穿件就位前現場已分別對坡口端面，預埋板及內撐型鋼上設置了平面和標高控制線（如圖3所示），將坡口端面內徑上設置上、下、左、右四個測量控制點（分別對應于圖3中的3#、4#、1#、2#點）。

安裝精度控制從施工階段可分粗調、精調、監控三個階段。

（1）粗調。根據測量基準線和理論計算結果，測量外支撐柱上的支撐板的標高，必要時用墊鐵調整標高，同時，放出貫穿件水平定位線并做好標識；吊裝就位時內撐水平梁與該水平定位線基本重合。粗調應以預埋板控制為主，以內撐型鋼控制為輔。

（2）精調。貫穿件就位脫鉤后，對其兩端的中心坐標值進行測量，如尚未到達定位精度要求，使用千斤頂和調整螺栓配合進行微調。精調應以坡口端面就位控制為主，以預埋板控制為輔。現場調整過程跟蹤測量，最終復測貫穿件的安裝位置符合要求并固定。

（3）監控。為了監控貫穿件安裝后土建施工活動影響到其安裝精度，應在關鍵活動前、后對其安裝精度進行監控，具體分為周圍鋼筋綁扎前復測、周圍鋼筋綁扎完成后復測、墻體混凝土澆注模板安裝后復測和最終的混凝土澆注后復測。

5　結論

（1）AP1000輔助廠房11#軸墻體主蒸汽貫穿件在安裝時不能僅滿足設計允許公差±25.4mm，其安裝精度由對應的安全殼貫穿件的實際安裝位置、輔助主蒸汽0.6度的彎管安裝最小坡度要求、本身的安裝坡度要求、土建與安裝的測量基準線之間的誤差、支撐體系穩定性、主蒸汽貫穿件與其下部的主給水貫穿件的位置關系等多種因素共同決定，應有利于保證輔助廠房主蒸汽管道的組對和安裝精度的保證。

（2）為保證主蒸汽貫穿件的安裝精度，所采取的措施應重點放在以下方面：

1）安裝前建立統一的測量基準線以消除不同測量基準線的誤差；

2）搭設穩定的支撐體系以避免主蒸汽貫穿件安裝后位置變動；

3）以及安裝過程中對貫穿件位置精度調整和跟蹤測量。

[1]林誠格，郁祖盛.非能動安全先進核島AP1000[M].北京:原子能出版社,2008:326.

[2]ASME, Boiler & Pressure Vessel Code， SECTION III: Division 1-Subsection ND Class 3 Components Rules for Construct ion of Nuclear Facility Components. 2010.

[3]ASME, Boiler & Pressure Vessel Code，SECTION III: Division 1-Subsection NF Supports Rules for Construct ionof Nuclear Facility Components. 2010.

[4]吳鋼磊,夏光照等.AP1000核電站主蒸汽墻體貫穿件模塊化施工技術[J].施工技術,2013(21):14.

[5]孫漢虹.第三代核電技術AP1000[M].北京:中國電力出版社，2010:59,308.

[6]宋平，李嵐.APl000核電建造階段的質保分級管理研究[J].四川建筑科學研究,2014,40(01):348.

[7]林金平，黃娜.山東海陽核電站APl000鋼制安全殼貫穿件焊接組裝工藝研究[J].施工技術,2012,41(370),26.

[8]PFI，StandardES-3:Fabricat ingTolerances.2004.

[9]蒲敏,汪濤等.AP1000核電站屏蔽墻預埋電氣貫穿件套管安裝技術[J].建材發展導向,2014(02):369.

[10]劉步成.核電站建設測量控制[J].中國高新技術企業,2010(04):104.