CAP1000 核電鋼制安全殼底封頭臨時立柱安裝工藝研究

周天云

摘要：鋼制安全殼底封頭是一種大尺寸、厚壁、多曲率、高精度花瓣橢球形焊接結構，其安裝進度高，難度大[ ]。CAP1000核電鋼制安全殼底封頭是通過焊接16根臨時立柱與核島CR10鋼結構連接固定，因此臨時立柱的準確安裝對底封頭的安裝就位至關重要。本文通過分析闡述臨時立柱的安裝工藝，同時提出一定的改進措施。

關鍵詞：CAP1000;鋼制安全殼;底封頭;臨時立柱;安裝

1、引言

鋼制安全殼（以下簡稱CV）是CAP1000核電站反應堆的第三道安全屏障，也是最后一道安全屏障。CV底封頭是一種大型的橢圓形封頭，重約600 噸，通過焊接在其上的16 根臨時立柱與核島的CR10 鋼結構通過256 顆高強螺栓連接固定，因此臨時立柱的準確安裝對底封頭安裝就位至關重要，是底封頭模塊化施工能夠實現的關鍵因素之一。

本文通過對三門核電鋼制安全殼底封頭臨時立柱安裝進行總結，闡述臨時立柱放線、下料、組裝、安裝和焊接工藝，分析安裝過程中出現的一些問題，并提出了相應的改進建議和措施，為后續的核電站底封頭臨時立柱的設計和安裝提供參考。

2、臨時立柱施工介紹

底封頭是一種大型的橢圓形封頭，上口內徑39.624m，內表面高11.43m，由4圈雙曲面鋼板組成，材質SA 738 Gr.B板厚41.3mm，重約600 噸。

臨時立柱是由鋼管、加勁肋環、底部法蘭板、豎向起重平衡臂、水平起重平衡臂組成。

3、臨時立柱安裝難點及優化

3.1臨時立柱相貫線坡口加工

3.1.1確定臨時立柱長度

由于底封頭為雙曲面結構，臨時立柱的坡口角度隨著位置的不同而不同，另外底封頭由于焊接變形導致臨時立柱與底封頭之間的相貫線形狀與理論偏差較大，使得臨時立柱的相貫線坡口加工特別困難。下面分析臨時立柱相貫線坡口加工方法。

設計院設計圖紙給出了臨時立柱的中心距離底封頭中心的距離，因此以底封頭中心為中心，臨時立柱的中心距離底封頭中心距離為半徑，使用全站儀在底封頭上確定出臨時立柱的中心位置，之后記錄臨時立柱中心的標高，并根據臨時立柱底部標高及中心標高計算出臨時立柱長度。

為了防止臨時立柱過長導致底封頭就位標高過高，實際選用的立柱長度比計算值略短3～5mm，同時考慮底封頭拼裝誤差，臨時立柱長度計算方法如下：

立柱長度=底封頭內表面中心的設計標高-底封頭內表面中心實測標高+臨時立柱中心實測標高-臨時立柱底部設計標高。

3.1.2確定臨時立柱相貫線

臨時立柱相貫線可以采用計算機圖形軟件進行作圖法繪制，具體繪制方法如下：

1）首先在繪圖軟件中繪制出底封頭和臨時立柱鋼管的平面圖和立面圖，并在平面圖中將臨時立柱按角度等分成若干等分，并畫出臨時立柱鋼管內徑;

2）在平面圖中量取底封頭中心與等分點之間的距離后，在立面圖中將底封頭的縱軸線以該距離平移，再量出軸線在臨時立柱上兩個交點之間的長度H;

3）以臨時立柱鋼管外徑展開周長畫一條水平線，并按照上述等分數等分;

4）在各等分點以相應的距離 H 畫出豎直線，將數值線的上端點用樣條曲線連成平滑曲線，即得到臨時立柱的展開圖。

3.2臨時立柱組對安裝優化

因臨時立柱與CR10的連接采用256 顆高強螺栓連接，每根臨時立柱為16根螺栓。單根臨時立柱的螺栓孔直徑為42mm，CR10 鋼結構上的螺栓孔直徑為70mm。三門一期核電項目安裝底封頭前，經測量螺栓孔的位置后，發現有部分螺栓孔與CR10 鋼結構上的螺栓孔不能匹配，繼而采用擴孔的方法處理。這表明，直接安裝焊接臨時立柱不能保證其安裝的精度，其主要原因是：

（1）由于臨時立柱與底封頭之間的焊縫坡口角度是變化的，焊接時很難保證其垂直度。

（2）臨時立柱鋼管與底部法蘭焊接時，鋼管的中心線與底部法蘭的中心線不能完全重合，而組對焊接又是以立柱鋼管的中心線為依據的，所以最終造成了就位時臨時立柱與CR10的錯位。

優化措施：在臨時立柱組對前安裝一個固定支架

固定梁上表面的標高應按下述方法確定，固定梁上表面的水平度不宜大于3mm。

固定梁上表面標高≤底封頭內表面中心的實測標高-底封頭內表面中心的設計標高+臨時立柱底部設計標高。

固定梁和固定支架之間應配鉆，配鉆后用螺栓固定。

螺栓孔平面位置公差應按下述方法確認，臨時立柱標高不低于CR10標高。

螺栓孔平面位置公差=CR10平臺螺栓孔設計半徑-臨時立柱螺栓孔設計半徑。

3.3臨時立柱焊縫形式優化

在三門核電一期項目中，原設計的臨時立柱與底封頭焊縫形式為全熔透焊縫，但由于坡口角度和操作空間的限制，很難實現全熔透焊縫。

優化措施：該焊縫形式優化為采用“部分熔透焊縫+角焊縫”的焊縫形式，如下圖。

4、結語

在三門一期臨時立柱安裝過程中，存在臨時立柱位置、安裝精度、焊接操作空間不足等問題，同時也采取了一定的控制措施，但由于缺乏相應的經驗，仍然造成一定的超差。因此在此基礎上三門二期臨時立柱安裝時進行了大量的優化，極大的控制了上述問題的發生，因此對后續施工中具有一定的借鑒意義。