核電站汽輪機廠房鋼結構安裝方法及質控對策研究

曹毅

摘要：在社會經濟快速發展背景下，能源需求越來越大，核電站建設數量越來越多。核電站建設的技術含量較高且風險較大，因此需要嚴格把控整體施工質量，避免出現安全事故。尤其是在核電站汽輪機廠房結構施工中，需要結合鋼結構實際特點和工程施工需求，優化鋼結構安裝防范，明確施工技術要點，有效提升鋼結構施工質量，保障核電站安全、可靠的運行。

關鍵詞：核電站；汽輪機；廠房；鋼結構；施工

DOI：10.12433/zgkjtz.20233338

汽輪機廠房是核電站的重要組成部分，廠房建設質量與整體核電站的安全運行息息相關。因此，需要加大對汽輪機廠房結構施工質量的重視程度。由于鋼結構截面尺寸和重量較大，且鋼結構施工過程中存在很多高空作業，對吊裝、安裝質量提出了更高的需求。在此背景下，施工單位要嚴格把控汽輪機廠房鋼結構的施工技術要點，同時對鋼框架、吊車梁、鋼屋架吊裝等施工技術要點深度分析，做好全過程質量控制工作，規范質量驗收，有效提升工程施工質量。

一、核電站汽輪機廠房鋼結構安裝技術概述

隨著社會經濟的發展，能源需求量增加。“節能減排”號召的提出，使國家和社會各界對能源結構調整提出了更高的要求。

核能屬于清潔能源，且是可再生資源，使用效率較高，在未來發展中具有較為廣泛的前景，受到廣泛重視，推動了核電站的大量建設。而汽輪機廠房在核電站建設中占據重要地位，施工單位對汽輪機廠房鋼結構施工技術優化設計和精準把控，有效提升整體施工質量，確保各個施工工序高質量開展。汽輪機廠房鋼結構施工包含鋼結構加工、制作、運輸、安裝等環節。

安裝技術在核電站建設中占據重要地位，首先是鋼結構質量輕，具有較高的強度，在使用過程中耐久性好，可以提升核電站的結構強度，保障整體結構的穩定性與可靠性；其次，鋼結構方便制作和安裝，工期較短，可以有效節約施工成本。此外，鋼結構材料可以回收利用，能減少資源浪費，避免引起環境污染等。鋼結構安裝技術應用對施工現場具有較高的要求，結合工程需求，優化現場布設，保障施工安全。

二、核電站汽輪機廠房鋼結構安裝技術

（一）鋼結構加工

鋼結構加工是安裝施工技術的前提和基礎，該環節中主要涉及以下工作：按照相關工藝規范要求，對鋼板、鋼管等構件進行標準化切割，同時做好拼裝放樣、組對、焊接等工作。在具體作業中，嚴格按照設計圖紙要求，精準把控構件制作尺寸，保障鋼結構施工質量。

（二）鋼結構制作

鋼結構制作主要是按照規范要求和設計圖紙要求，利用焊接工藝，對加工好的鋼材進行標準化組裝焊接，使其形成整體。在此過程中，確保鋼結構尺寸、形狀符合設計要求，提升鋼結構質量，為后續鋼結構施工安全奠定良好的基礎。

（三）鋼結構運輸

完成鋼結構制作和組裝作業后，利用專業車輛將其運輸到施工現場。為了保障運輸安全，需要結合實際情況，選擇合適的運輸工具，并優化設計運輸路線，盡量縮短運輸距離。同時，對鋼結構進行固定防護，避免在運輸過程中發生碰撞損壞等問題，強化運輸安全。

（四）鋼結構安裝

在鋼結構安裝過程中，需要把組裝好的鋼結構固定在預定位置上。這是汽輪機廠房鋼結構施工的關鍵環節，與整體廠房結構的安全性和穩定性息息相關。在安裝過程中，結合設計圖紙和現場實際情況，精準測量安裝尺寸，做好定位，保障安裝質量。同時，采取一定的安全防護措施，防止出現安全事故。其中，核電站汽輪機廠房鋼結構安裝包含鋼結構鋼框架、吊車梁、鋼屋架的吊裝施工等要點。

1.鋼框架吊裝施工

一般情況下，汽輪機廠房框架柱與框架梁結構的截面尺寸較大，且質量大，增加了吊裝難度。在該環節中，結合現場施工情況，選擇合適的吊裝設備型號，同時結合設計要求編制合理可行的吊裝施工技術方案，為后續吊裝作業的順利開展提供正確的指導。在吊裝鋼柱作業之前，做好現場準備工作，尤其要清理廠房基礎表面；精準測量預埋螺栓位置，重復檢測核驗螺栓標高，確保符合設計要求；要對鋼柱安裝縱向、橫向軸線進行測量放樣，把軸線放置在鋼柱底板外側，這樣可以對鋼柱進行精準定位，優化安裝質量控制。工作人員需要對柱身頂部和底部進行測量，并標記中心點位置，為后續鋼柱垂直度檢測提供參考。

完成第一節鋼柱吊裝作業后，及時安裝框架梁和支撐體系，保障整體鋼結構體系的穩定性和可靠性。鋼梁及斜撐安裝按照從下到上的原則分層施工，同時對鋼梁吊裝方向進行分區控制，保障鋼梁次梁連接件和固定螺栓孔孔位的精度在標準范圍內，確保鋼梁標準化安裝，提升整體鋼結構安裝質量。在安裝框架梁結構時，要結合規范要求，實施柱間支撐跨進安裝，使其形成穩定的剛度單元，保障鋼框架安裝質量，并減少對柱間支撐垂直度的干擾。在對鋼框架安裝定位時，一般以軸為基準，盡量不使用鋼柱軸中心線或鋼柱邊緣線作為基準點，否則會引起鋼柱垂直度偏差，加大安裝偏差。

2.吊車梁安裝施工

吊車梁截面尺寸較大，安裝精度要求較高，因此必須在安裝前對吊車梁牛腿的定位軸線、標高和相對位置進行精確測量。此外，還需比對所有牛腿面預埋件的標高。若預埋件高差不滿足驗收規范，則需通過刨平或墊高支座板調整標高完成支座找平。在安裝過程中進行動態監測，安裝完成后，要對吊車梁的標高、垂直度及軸線偏差進行復測，確保吊車梁安裝精度滿足吊車梁軌道的安裝精度要求。

3.屋架安裝

當汽輪機廠房鋼屋架為超長、超寬屋架時，在一定程度上加大施工難度，因此要分段加工鋼屋架，將其運輸到施工現場進行組裝拼接成模塊，然后結合現場拼裝和吊裝場地布置選擇合適的吊裝設備吊裝。屋架模塊結構尺寸較大，且重量大，在吊裝時需要進行受力分析計算，并結合屋架構件的撓度、吊裝水平夾角、吊點受力情況等，對吊點數量、位置進行科學設置。在該環節中嚴格按照“上弦受拉、下弦受壓”的原則操作：上弦設置4個吊點，焊接吊耳要進行超聲波檢測以保證焊接質量；結合吊裝方案和現場情況對鋼絲繩長度進行精準計算，并提前試吊，保障屋架在起吊過程中始終保持均勻受力。

4.超厚板焊接施工

在鋼結構安裝施工中，為了提升整體鋼結構的穩定性與安全性，使用超厚板焊接施工技術對鋼梁與上下翼緣板焊接，使其成為一個整體，增加結構穩固性。一般情況下，不同厚度的超厚板采用不同的焊接工藝，如表1所示。

通常，手工電弧焊焊接工藝技術需要應用在鋼結構跨度、軸距較大的工程中，以便實現鋼柱與鋼梁的有效連接。為了防止出現焊接變形、層狀撕裂等現象，在超厚板焊接之前做好預熱工作，同時進行層間保溫處理，完成焊接后做焊后消氫熱處理工作，從而有效提升焊接質量和效果。在層間溫度控制過程中，施工過程存在很多高空作業，容易受到風力影響，引起超厚板層間溫度與預熱溫度不相符，需要采取以下措施處理，如表2所示。當完成超厚板層間焊接工作后，利用紅外線技術對層間溫度進行實時監測，確保焊后消氫處理溫度控制在200～250℃ 。在焊后消氫處理作業中，利用烤槍加熱焊后超厚板，確保加熱均勻，避免出現溫度梯度，否則容易引起超厚板變形問題。在焊后處理作業中，同時使用若干個烤槍加熱。當焊縫達到一定溫度后，第一時間包裹防火巖棉，將焊后溫度保持60分鐘，直到焊縫冷卻到自然溫度。

三、核電站汽輪機廠房鋼結構安裝質量控制策略

（一）做好施工準備工作

鋼結構是核電站汽輪機廠房施工的重要組成部分，與整體核電站的安全可靠性運行息息相關。

第一，加大對鋼結構安裝施工技術的重視力度，優化施工質量管控，保障施工效果的全面提升。在施工前，要準備施工圖紙，為鋼結構施工提供依據和參考，保障鋼結構安裝施工順利進行。

第二，做好現場規劃工作，汽輪機廠房鋼結構安裝，對現場吊裝設備、吊裝條件的要求較高，工作人員結合工程特點、現場條件等，制定可行的吊裝施工技術方案，尺寸較小的鋼構件可以現場安裝制作，尺寸和重量較大的鋼構件應在廠房外加工制作，通過這種方式降低鋼構件制作對土建的壓力。

第三，做好現場吊裝通道規劃工作，根據現場實際施工條件，在廠房內外設置相應數量的吊裝通道，并對通道標高優化設計，以便滿足鋼構件吊裝施工要求。

第四，結合鋼結構特點，對施工立面科學分段，實施分段施工模式，降低鋼結構安裝施工技術難度，提高安裝作業便利性，并加快施工速度，保障施工安全。在汽輪機廠房鋼結構安裝中，分為以下段落：不同軸鋼構件安裝，如鋼框架柱、鋼梁、支撐構件等；鋼結構屋架系統安裝，如屋架、垂直支撐、水平支撐等。

第五，結合工程施工要求，優化設計施工方案，以便為整體鋼結構安裝施工提供正確指導。

第六，優化選擇吊裝機械設備，確保吊裝設備性能與現場基礎承載力和吊裝重量要求保持契合性。

此外，還要注重提升施工人員的綜合素養，選擇專業技能水平較高且具備豐富工作經驗的人員，構建高素質人才團隊，同時定期組織人員培訓工作，提升施工人員的專業技能，強化職業素質培養，使其認識到安裝質量的重要性，增強責任意識和質量意識，端正工作態度，避免出現違規操作行為，促進鋼結構安裝質量的全面提升。

（二）把控廠房鋼屋面安裝質量

汽輪機廠房鋼屋面是整體房屋結構的重要組成部分，要具備較高的強度和耐腐蝕性以及一定的耐磨損性。需要對廠房鋼屋面材料進行優化選擇，如選擇彩鋼板、鍍鋅板等金屬材料，不僅可以提升整體屋面結構的強度和耐腐蝕性，而且可塑性較強，結合工程需求靈活性加工，形成各種形狀的鋼構件，滿足鋼屋面結構施工要求。同時，確保材料厚度符合設計要求，增加整體鋼屋面的承載力，延長其使用壽命。在設計鋼屋面結構時，嚴格按照廠房的使用要求，并與周邊環境條件保持協調，進一步提升鋼屋面的承載能力，確保整體結構的穩定性。此外，對鋼屋面結構的梁、柱、桁架等進行優化設計，做好加固處理，促進整體鋼屋面結構的可靠性。

（三）優化鋼結構安裝質量管控

鋼結構安裝在整體汽輪機廠房結構施工中占據重要地位，是提升核電站運行質量的重要保障。因此，需要嚴格控制鋼結構安裝質量，按照設計圖紙要求對各個鋼構件進行標準化安裝，同時要對鋼結構尺寸、形狀精準把控，做好防腐處理。此外，對安裝位置、安裝角度等合理把控，選擇合適的吊裝設備，保障施工安全，并加大安全防護力度，避免出現安全事故。

（四）施工全過程質量控制

在鋼結構安裝施工過程中，首先，對施工現場質量嚴格控制，實施全方位監管，確保施工現場各項工作的有序開展。一旦在施工過程中出現質量問題，第一時間采取措施處理；其次，做好施工材料的質量檢測工作，避免混入低質材料，保障施工質量。此外，對施工過程進行嚴格的質量控制，全方位、多角度檢查各個施工環節，保障各施工工序的標準化實施，避免出現違規操作行為，保障施工安全性。

（五）強化質量驗收

完成鋼結構安裝施工作業后，嚴格按照相關規范要求，規范驗收總體施工質量，保障鋼結構安裝精度、安全性等符合設計要求，為汽輪機廠房整體結構的安全可靠性運行奠定良好的基礎。在驗收作業中，要做到精細化檢驗，注重細節把控，尤其要對鋼結構的位置、角度、尺寸等精準測量，并保障防腐處理工作的合理性，增加鋼結構的穩定性，延長使用壽命。確保工程質量通過驗收后，做好交接工作，為后續工程使用和維護奠定良好的基礎。

四、結語

綜上所述，為了進一步提升核電站的運行安全，需要優化控制核電站汽輪機廠房鋼結構安裝技術，尤其要對鋼結構柱、梁、桁架吊裝施工技術進行嚴格控制，明確安裝技術要點，提升施工技術水平，促進整體廠房鋼結構安裝質量的提高，并推動核電站汽輪機廠房的安全可靠運行，減少安全事故，為核電站的運行奠定良好的基礎。

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