核電廠3A蒸汽發生器海陸運輸綜述

劉英奇

（秦山核電集團籌備組，浙江 海鹽 314300）

核電廠3A蒸汽發生器海陸運輸綜述

劉英奇

（秦山核電集團籌備組，浙江 海鹽 314300）

蒸汽發生器是核電廠的重大核心設備，制造完成后的運輸過程很關鍵。核電設備有其獨特的運輸要求，而遠洋運輸包括的環節多，過程控制非常重要，貨輪和航線的選擇，設備的固定、鋪墊、捆扎，加速度及充氮控制、運輸過程控制、裝船、過駁及卸船裝車等環節都需要詳細考慮并嚴格控制。

蒸汽發生器；遠洋運輸；綁扎計算；裝卸；過駁

蒸汽發生器是核電廠的重大核心設備，它既是一回路壓力邊界的關鍵設備，保證第二道安全屏障的完整性，又是一、二回路之間的熱交換設備，將一回路冷卻劑的熱量傳遞給二回路，使二次側給水變成蒸汽，這些蒸汽再經汽水分離器分離和干燥后變成飽和蒸汽去驅動汽輪機工作，蒸汽發生器的可靠性對核電廠的安全、經濟、穩定運行起著舉足輕重的作用。由于該設備內部填裝有用于熱交換用的4 640根inconel 690 （鎳基合金）U形管，為防止變形，要求三維運輸加速度都不得超過0.9g，任何損傷回修都對整個核電工期影響巨大，故其制造完成后的運輸過程就顯得尤為重要。秦山二期擴建工程3A蒸汽發生器由西班牙ENSA公司制造，外形尺寸（長×寬×高）為21.7 m×6.75 m×5.5 m，重量為355 t。因為尺寸和重量均超限，采用裝船海運是唯一經濟可行的運輸方式。

此次蒸汽發生器運輸過程主要包括以下幾個環節：船型選擇，發貨地碼頭ENSA港情況，國際航線選擇，遠洋運輸過程中的控制，上海港浮吊過駁，上海港至秦山二期重件碼頭內海運輸，重件碼頭卸船裝車，碼頭至擴建工地公路運輸，擴建現場吊裝等過程。另外，還需要請有關保險公司對此次運輸情況（包括遠洋貨船、運輸線路及整個運輸方案）進行預評估，提前辦理3A蒸汽發生器的國際貨運保險。

1　運輸前期準備

1.1海運貨船的選擇

遠洋船舶的選擇與設備特點、裝船時間、航線特征等因素密切相關。歐洲到中國近1萬海里的航線，沿途海區眾多、海況復雜，臺風、巨浪時有發生，對船舶要求很高，并要考慮到西班牙ENSA港的吃水深度以及遠洋運輸過程中船舶航行的穩定性。

此次運輸所選船舶為5 400 t級艙口舶船，尺寸（總長×型寬×型深）為97 m×16.27 m×6.7 m，滿載時吃水5.3 m。凈噸為3 810 t，總噸為5 400 t，建造時間為1994年，甲板載荷10 t/m2。

1.2ENSA港碼頭情況

蒸汽發生器制造廠商ENSA公司位于西班牙北部海岸，擁有自備ENSA港碼頭和門吊。其碼頭岸線長度154 m，吃水7 m，車間內最大門吊能力達900 t，可以順著上層滑軌延伸至車間外碼頭上作為碼頭岸吊使用（見圖1）。經證實ENSA自有碼頭外貿資質、地面強度和裝船/裝車模式、潮汐情況及碼頭標高、最高/最低水位都滿足裝船要求。

1.3蒸汽發生器捆扎加固方案計算

蒸汽發生器屬于超重超大設備，積載設計時重點考慮了以下因素：

1）甲板承載能力對裝載位置的要求；

2）確定系固范圍，并留有適當安全距離；

3）配載滿足船舶整體受力要求和駁船航行艏艉吃水要求。

圖1　蒸汽發生器積載圖Fig.1　SG stowage plan

1.3.1蒸汽發生器鋪墊面積計算

蒸汽發生器的托架實際底面積為：S1=5.2×0.8×2 m2=9.36 m2。

蒸汽發生器的總毛重為355 t，因甲板平均荷載10 t/m2，故需要的襯墊面積S=355/10=35.5 m2。按照單位面積荷載進行衡量無法滿足艙底甲板的安全承載，考慮采用H型鋼鋪墊以滿足甲板的額定載荷。

采用3 500 mm×200 mm×200 mm的H型鋼n根進行鋪墊，鋪墊長度為5 200 mm，這樣，總的鋪墊面積S0=3.5 m×5.2 m×2=36.4 m2＞35.5 m2，可以滿足要求。

H型鋼數量n的計算，采用（G.M.B）方法計算滿足彎矩的鋼板數量：

式中：r=350 cm，s=100 cm，W=570 cm3（查表）， m=355/2=177.5 t。

根據蒸汽發生器實際情況并考慮安全裕量，決定在每個支座的下面鋪墊11根H型鋼，這樣共需用22根，并在每1根H型鋼下視情況鋪墊3 500 mm×240 mm×10 mm的薄木板。

1.3.2蒸汽發生器在貨輪上的綁扎計算

設備重量尺寸如前所述，

加速度要求（查表）：橫向ay=5.02 m/s2縱向ax=1.48 m/s2垂向az=4.92 m/s2。

綁扎計算依據：

式中：n——納入計算的系數的根數；

F——由外力假設而得到的某個方向的力，kN；

μ——摩擦系數（取0.3，鋼、木或鋼、橡膠）；

m——貨物質量，t；

g——重力加速度，取9.81 m/s2；

CS——系固設備的計算強度，kN ；

f——μ和垂向系固角α的函數。

2　運輸全過程控制

2.1遠洋運輸

本次運輸自ENSA港裝船開始，選擇5 400 t遠洋船經大西洋、地中海、紅海、印度洋、馬六甲海峽、南海、東海至上海港轉駁，再海運至秦山二期重件碼頭，用碼頭上的400 t桅桿吊卸船裝車后公路運輸至擴建工程現場。

2.1.1此段航線特點

1）該航線除西印度洋一段需航行7d外，其他各段均沿海岸線航行；

2）該航線屬國際海運習慣航線，航行船舶密度大，往來船舶多；

3）由于需要中途補給，航期會適當加長。

2.1.2遠洋貨船航行途中進行的檢修與保養項目

1）3A蒸汽發生器發運前進行了充氮保護，并隨設備本體自帶補充用的氮氣瓶，航行途中需要每天檢查氮氣壓力，必要時須及時補充氮氣，保證氮氣壓力不低于0.4 bar。

2）3A蒸汽發生器發運前裝有2臺加速度記錄儀，航行途中需要檢查加速度記錄儀的運行情況，加速度記錄儀電池可支持連續工作80 d，但也要及時檢查相關指示信號，如有異常，及時處理。此次3A蒸汽發生器運輸途中更換過一次加速度記錄儀的電池。

3）航行途中，應對蒸汽發生器的系固狀態進行定期檢查，必要時應對系固索具進行緊固，在風浪天氣中還應增加系索。風浪天氣過后，要及時檢查系固情況，對可能出現的松動進行緊固。

4）所有的檢查和緊固作業，均要有詳細記錄，有時間、人員、檢查內容和結果。

2.2上海港浮吊過駁

由于此次蒸汽發生器運輸選用的是C E C VISION（5 400 t級）遠洋貨輪，秦山重件碼頭不具備停泊遠洋貨輪的條件，3A蒸汽發生器需在上海港過駁到國內貨運船只上，我們選用的是海港特3001貨船（3 000 t級），倒駁地點選擇黃浦江第46～47號浮筒，采用500 t向陽四號浮吊（60 m×26.4 m×4.5 m）作業。因為該處位于黃浦江陸家嘴彎道的內圈，水流相對于外圈較平緩；屬非主航道，航行船舶干擾較少，水域寬廣便于浮吊拋錨作業。

2.2.1索具配備及計算

按蒸汽發生器毛重355 t計算選用河北巨力集團WD I90型長45 m鋼絲繩扣8根，單根工作載荷52 t（安全系數大于5），8根共52×8=416 t，考慮索具夾角為5%，索具承載折減5%，索具承載416×0.95=395 t，滿足設備吊裝要求。

2.2.2作業過程

在蒸汽發生器設備到港前兩日由上海國際港務業務處重大件裝卸接運中心主持召開船前協調會，參加會議單位有：裝卸單位、船代、貨代、貨物運輸商、業主、設備制造商、保險公司等單位。主要內容是會議主持人協調各接口單位之間關系，并根據業主意見及作業計劃任務書的缺陷提出修改方案，最后以書面形式形成船前協調會議決議作為指令任務書下達到各裝卸、運輸單位。

海港特3001甲板承載能力為10 t/m2，加固及承載能力驗算同遠洋船參數相似，此處不再計算。

2.3上海港至秦山二期重件碼頭海運過程

2.3.1航線情況

航線全長約130海里，航區為長江口和杭州灣海域。

2.3.2氣象海況

漲退潮流向流速多變，5-9月季節氣候影響大，主要表現為以下幾點：臺風多發，熱帶風暴及季風影響，小氣候變化快，時有突發雷陣雨，東到東南方向順潮影響大，海浪一般2～3級，高達4～5級。

2.3.3注意事項

航行過程中，主要檢查和保養項目同遠洋貨輪，船速可保持6節左右，裝船后直航時間約1天。航行注意避讓臺風、雷雨天氣。因為秦山二期重件碼頭處于錢塘江入海喇叭口的北岸，每月陰歷的初三和十八子午潮波濤洶涌，壯觀天下，如果在碼頭卸貨時恰逢漲潮，會使得停泊在碼頭的船舶與碼頭前沿發生激烈碰撞，造成貨物、船舶或碼頭的損壞，因此作業一定要選擇在漲平潮時起吊，此時載有蒸汽發生器的船舶較為平穩。

2.4秦山二期重件碼頭卸船裝車過程

重件碼頭位于杭州灣北岸，可以停靠3 000 t級貨船，碼頭泊位全長147 m，寬15 m，前沿水域寬度500 m內實際水深5 m，碼頭引橋寬為9 m，棧橋均布載荷60 kN/m2，配置有400 t級桅桿吊機一座，桅桿幅度最大/最小為19 m/6 m，最大/最小傾角為66°88′/82°82′，可滿足蒸汽發生器的卸船裝車。

蒸汽發生器吊裝過程示意圖如圖2所示（吊索具選擇參考上海港轉駁過程）：

圖2　蒸汽發生器吊裝過程Fig.2　SG lifting process

2.5秦山重件碼頭至擴建現場的公路運輸

2.5.1運輸車輛選擇

考慮碼頭至二期擴建工地距離僅5 km，蒸汽發生器重量達355 t，故選用牽引力大，轉向靈活的自行式3縱列14軸線索埃勒平板車作為運輸車輛。該車最大牽引力可達1 000 t，胎壓為355/3×14×2=4.2 t，車輛寬度為6.75 m，小于碼頭棧橋、老滬杭公路以及廠區道路的最小寬度，綜上所述，車輛相關各項技術參數滿足蒸汽發生器對運輸道路和車輛的需要。

2.5.2設備在運輸車輛上的綁扎加固

1） 采用環形及“八”字形方式捆扎；

2） 捆扎工具的合理選用；

3）為避免鋼絲繩及工具劃傷蒸汽發生器表面，在鋼絲繩上套膠管，或用尼龍捆扎帶加固捆扎，工具與蒸汽發生器相接觸的地方墊膠皮；

4）捆扎加固時，根據貨物的具體情況確定加固位置及加固方式；

5）經技術人員、質保人員檢查符合安全要求后，才能進行運輸。

2.5.3運輸路面障礙情況

秦山二期重件碼頭—老滬杭公路—秦山隧道—工地現場，全程運距約5 km。

秦山二期重件碼頭至秦山大門路段道路寬度為7 m，秦山隧道路寬9.8 m，高度為8 m，其他路段路寬均約為12 m，根據蒸汽發生器尺寸，裝車后可以順利通過。

2.5.4超限手續辦理及護送過程

由于設備超高超重，提前辦理了超限設備通行手續，廠外道路由交警、路政護送，廠內道路由公司保衛處護送。

2.6現場卸車吊裝過程

因蒸汽發生器設備較長且重量較大，吊裝施工難度較大。大型平板拖車倒入龍門架下，用380 t吊車卸車，先卸至地面進行滾轉，再吊至+20 m平臺上的運輸小車上，從設備閘門進入核島+20 m大廳，再用環吊進行翻轉豎立，吊至蒸發器房間，現場卸車吊裝過程見圖3。

圖3　卸車吊裝過程Fig.3　Unloading and lifting process

2.7運輸三維加速度記錄

為了對運輸過程進行控制，驗證貨物沖擊加速度，在蒸汽發生器一次側、二次測設備本體兩端各安裝了一臺加速度記錄儀進行運輸全程記錄。加速度記錄設備主要采用美國Lamerholm Electronics Ltd 型號為RD317的加速度記錄儀。在整個運輸及吊裝過程的加速度記錄數據顯示，蒸汽發生器一次側X軸方向的最大加速度為0.2 g，Y軸方向的最大加速度為0.2 g，Z軸方向的最大加速度為0.2 g；蒸汽發生器二次側X軸方向的最大加速度為0.1 g，Y軸方向的最大加速度為0.5 g，Z軸方向的最大加速度為0.3 g；符合運輸過程中蒸汽發生器對于三維加速度不超過0.9 g的要求。

3　結束語

此次蒸汽發生器運輸總體來說是比較圓滿的。經過2個多月的海陸聯運，蒸汽發生器安全可靠地運抵擴建工程現場并順利交付安裝調試，氮氣壓力正常，三維加速度值均不大于0.5?g，遠低于技術規格書0.9 g的要求，這主要取決于：

1）運輸準備工作的嚴密；

2）運輸方案完備合理可行；

3）有關各方的協調統一；

4）選擇了合適的運輸商和運輸工具；

5）作業過程嚴格執行有關程序并加強了風險分析與過程控制。

隨著我國核電事業的快速發展，核電設備運輸數量、運輸方式會越來越多樣化，通過運輸經驗的不斷積累，相信核電設備的運輸工作會越來越成熟、完善。

Summary on 3A Steam Generator Sea and Land Transport in Nuclear Power Plant

LIU Ying-qi
（Qinshan Nuclear Power Group， Haiyan of Zhejiang Prov. 314300， China）

Steam generator （SG） is a major equipment of nuclear power plant. The transport process is very important after completion of equipment manufacture. The transport of nuclear power equipment has its own unique requirements. Ocean transport including many links and the process control is very important. Choice of cargo ship and route， and the fixing， bedding and lashing of equipment， acceleration and nitrogen charging control， transportation process control， shipment and other ship loading and unloading are to be considered in detail and strictly controlled.

SG； ocean shipping； binding computation； loading and unloading； lightering

TM623 Article character：A Article ID：1674-1617（2016）02-0127-05

TM623

A

1674-1617（2016）02-0127-05

2015-12-06

劉英奇（1983—），男，吉林白城人，本科，工程師，現從事核電設備采購管理工作。