核電站反應堆堆腔鋼結構的施工方法

何云志

【摘要】本文主要闡述了鋼結構安裝的施工方法，以核電站反應堆堆腔鋼結構為例，通過對堆腔鋼結構的施工流程、施工方法及步驟、質量控制措施等進行分析總結，為后續類似鋼結構施工提供了有力支撐。

【關鍵詞】核電站;堆腔鋼結構;施工方法

1、引言

反應堆堆腔鋼結構作為我們完全自主三代核電——ACP1000堆型核電站的主要鋼結構，其重要性不言而喻，通過對堆腔鋼結構的設計圖紙和規范標準進行分析研究，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程控制措施，確保堆腔鋼結構施工的完工質量滿足設計規范標準的要求。

2、工程概況

反應堆堆腔鋼結構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灌注的防中子用褐鐵礦混凝土。反應堆堆腔鋼結構主要由15個支承托架、位于托架之間的底部鋼板以及位于托架端部的4段環梁組成，還包括8個測量小室襯套密封鋼環及測量小室襯套的調節螺栓。每個托架通過8組雙頭螺桿與堆腔內壁的預埋件固定，螺栓緊固完成后，還需進行焊接固定;環梁支承與托架端頭，通過6組雙頭螺桿固定。

3、施工流程

測量放線定位—→臨時支撐—→托架安裝及調整—→套筒螺栓固定—→環梁就位及調整—→環梁螺栓固定—→整體尺寸調整—→螺栓張拉并焊接—→底板實際尺寸放線測量—→底板加工—→支撐板、底板、隔板及圓環板的組對、焊接—→無損檢測。

4、施工方法及步驟

堆腔鋼結構由15個固在預埋板上的托架組成，預埋板環繞反應堆堆腔布置，預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梁倒運至反應堆廠房內，依次將托架與預埋板通過螺栓連接，托架固定后在端部安裝4個支承環梁，環梁固定后安裝底板及隔板等剩余物項。

4.1 15個托架安裝

根據反應堆堆腔鋼結構平面布置圖，在環繞反應堆布置的預埋板環向放出托架的定位標高線以及中心線，作為托架安裝的基準線。測量取基準點時，需與安裝協調使用相同基準點，避免因基準點誤差造成的不必要的安裝問題。在每個托架位置上安裝臨時支架和調節標高用的千斤頂，然后將托架按編號依次倒運就位，調整每個托架位置，使托架上的定位線與預埋板上定位基準線重合，對應的螺栓孔對齊，將螺栓穿過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高，當滿足設計要求后，沿每個托架的軸線方向緊固螺母，螺栓施加力時按孔的中軸線從中間向兩側、從下向上逐個擰緊，所有預應力螺栓緊固后焊接固定。為避免焊接對螺母造成損壞，在螺母一側增加角鋼，將角鋼與底部墊板焊接固定，防止螺母松動。安裝完成后，經檢查無誤后，沿軸線向兩側對稱施焊固定支架。

4.2 環梁安裝

根據圖紙進行測量放線，定位各環梁的安裝位置，調整標高及半徑，準確定位后穿入雙頭螺栓固定，然后進行環梁間的拼接焊縫施工。

4.3 底板、加勁板及圓環板安裝

托架和環梁安裝完成后，將弧形方鋼焊接在環繞反應堆布置的預埋板上，作為底板安裝的支撐，該焊縫要求分段施焊。通過實測托架間底板的尺寸，進行加工制作底板構件，運至現場后，底部鋼板依次安裝，組對焊接。然后進行測量小室的放線，經檢查合格后，進行現場切割以及圓環板和加勁板的組對和焊接。

4.4 焊接施工

施焊前，要確保焊接工藝能夠有效指導施工，焊接操作人員具備相應資格，焊接設備中測量儀器、儀表等標定有效，鋼材、焊材復驗合格，其他機具、設備、材料等滿足要求。

環梁拼接前，對安裝好的托架和環梁進行尺寸檢查和水平度測量，當滿設計要求時方可進行焊接。另外，對坡口表面及組對間隙進行檢查，保證坡口表面無夾渣、分層、裂紋等缺陷，坡口表面硬化層要磨除干凈。在環梁半徑滿足設計要求的前提下，間隙過小可用磨光機進行打磨;間隙過大，考慮增加焊量，但要控制熱輸入，保證變形在允許范圍內。環梁拼接焊縫的等級為A級，第一層打完底后需進行PT檢驗，檢驗合格后方可進行后續焊接，焊后24h進行100%UT檢測。為防止錯邊和過量收縮導致徑向及周向尺寸不滿足精度要求，采用靠板進行拼接焊縫加固。結合實際板厚及材質，焊接時原則上要一次性焊完，若中途停止再焊時，需將待焊區加熱到不小于125℃后方可繼續施焊。其余構件連接均為角焊縫，焊前用鋼絲刷將待焊區域的構件表面清理干凈，焊腳滿足圖紙要求，焊后進行100%VT和100%PT檢測。

對于長焊縫，焊接時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，先焊接短焊縫，再焊長焊縫，同時用靠板加固。另外，考慮環梁與堆芯壓力容器的距離很小，焊接托架和環梁時，為預防徑向的不對稱收縮導致環梁碰撞壓力容器，需要多名焊工同時對稱施焊，保持電流及焊速基本一致，保證不對稱或收縮力較大的焊縫能夠自由收縮，從而不影響整體結構尺寸，有效控制堆腔鋼結構的焊接變形。

4.5 變形校正

車間加工制作底板以及現場安裝過程中，如果產生較大的焊接變形，可采取機械或火焰校正的方法進行校正，火焰校正的加熱溫度不能超過600℃。

4.6 施工中注意事項

堆芯已安裝壓力容器設備，在進行安裝及打磨作業時需對設備進行保護，避免出現磕碰損壞設備。在構件調整時，禁止踩踏壓力容器及主管道。焊接作業時，對壓力容器及管道外部的保護層上鋪設防火布，避免因焊接飛濺到保護層上引起火災。

5、質量控制措施

所有參與人員必須熟知施工工藝，持證上崗，熟悉圖紙和相關的技術文件、規范標準，了解該工程的工藝及質量要求，制定出可操作性的施工方案和質量保證措施。嚴格按照工藝要求施焊，保證焊接質量，控制焊接變形;及時按照焊縫等級要求進行焊縫檢驗。

嚴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。托架及環梁緊固用螺桿在倒運及使用過程中要對螺紋進行保護，套筒外面螺紋需包裹，避免磕碰螺紋。堆腔鋼結構幾何尺寸允許偏差：堆腔基礎連接支撐板的標高為±5mm;托架的環向位置公差為±15mm。

結論：

通過工程實踐，該核電站反應堆堆腔鋼結構的施工過程得到了有效控制，完工后的堆腔鋼結構的施工質量，滿足設計規范和標準要求。

參考文獻：

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