AP1000核电机组钢制安全壳底封头施工工艺探讨

摘要：本文结合三门核电#1机组的施工经验，简述了AP1000核电机组钢制安全壳底封头的组焊、运输、就位的施工工艺。

关键词：AP1000底封头施工工艺 组装 焊接 运输就位

Abstract: combining with three nuclear power # 1 unit construction experience, this paper expounds the Westinghouse AP1000 nuclear power units steel the secure the head of compound, transportation, construction technology in place.

Key words: AP1000，bottom sealing head，construction technology， assembly， welding ，transportation

中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：

引言：AP1000核电机组的钢制安全壳是一个自由直立的圆柱形钢制容器，带有椭圆形的上封头和下封头。机组的核心部件反应堆容器、蒸汽发生器等均安装在其内部。安全壳不仅能提供裂变产物释放的高度完整性和低泄露的屏障，其表面还具有将安全壳内空气中的热量排到大气中的传热作用。是AP1000在核电机组进行简化，提高安全性、可靠性方面改进的一个关键设施。安全壳由底封头、下部筒体、中下部筒体、中上部筒体、上部筒体和顶封头6大模块组成，底封头是这6大模块中最先制作、安装的模块。

一．底封头概况

AP1000核电机组安全壳底封头形状如一开口向上的碗，上部开口处直径为39.624米，高11.5米，自重666.5吨，运输重量约730吨，吊装重量约894.8吨，由材质为SA738-Gr.B，厚41.3mm的钢板焊接拼装而成，由内向外各圈的钢板数量分别为2,6,24,32（见图1），单块钢板的最大重量为10.5吨，钢板间的对接焊缝总长度为697m。底封头上的主要附件有：

1) 7个机械贯穿件套管；

2) 11圈焊钉，共5280支，用于将底封头与其外侧的混凝土通过锚固的方式结合起来；

3) 16根临时支柱，用于将底封头临时就位于核岛基础上预留的16根临时支撑上，并在浇筑底封头下部水泥基础时防止底封头上浮；

4) 定位环，设置于底封头上口，用于在组装焊接时保持底封头上口形状。

二．底封头的组装焊接

底封头因其结构尺寸大，组装的板材厚、数量多、重量大，使得组装过程中板材的位置调整难度非常大。另外底封头拼装焊缝尺寸长，每圈的纵向焊缝数量不同，焊接过程中各圈的变形不同，焊接变形控制难度大。三门#1机底封头采用的组装焊接施工工艺如下：

1. 钢板吊装。底封头组装现场采用一台吊装能力为18吨的桥式起重机对钢板进行吊装就位。因各圈钢板组装角度不同，吊装时采用两侧钢丝绳长短配合，短侧加两手拉葫芦的方式来调节钢板的吊装方位，使钢板的吊装方位接近于钢板的就位方位（见图2）。

图2.单块钢板吊装示意图

2. 钢板的就位、调整。钢板吊装放置于底封头拼装钢结构支架上，各圈上每块钢板都有单独的支架，每个支架上都装有可调支撑，可对各圈的钢板位置进行微调(见图3)。调整时在支架结构的中心位置架设一台全站仪，用于检测各支撑块的中心高度和支撑块中心至钢结构中心的水平距离，保证钢板的就位标高和水平度符合要求。吊装顺序：先吊装第一圈的两块底板，经全站水平仪检测位置无误后焊接，并与就位支架焊接固定。再吊装第二圈的其中一块钢板，经检测位置无误后在外表面使用安装组对卡具（见图4）与第一圈的底板组对固定，第二圈其余钢板以该钢板为基准吊装就位。第三圈、第四圈钢板的吊装就位需考虑对底封头中心产生的水平方向作用力影响，采用对称吊装顺序。组装时采用间隙片和卡具来调整和控制相邻钢板间的焊缝间隙。钢板定位后组装定位环，用内外挡板配合方销的形式固定在底封头上开口处。

3. 焊接。底封头钢板间的焊接采用低合金焊条E9018-MH4R φ3.2、φ4.0进行焊接，焊接顺序如下：

1) 先完成第一圈纵焊缝的焊接；

2) 第二圈和第四圈的纵焊缝同时进行焊接，第四圈先选择对称分布的8条焊缝同时进行焊接；

3) 第二圈纵焊缝完成后焊接第三圈的纵焊缝；

4) 第三圈纵焊缝完成后焊接第一圈的环焊缝，完成后再焊接第二圈环焊缝。在第四圈纵焊缝焊接完成后再焊接第三圈环焊缝。

三．底封头的运输和吊装

安全壳底封头体积大，重量重，运输和吊装过程中出现整体或局部的变形都将对整个安全壳的安装产生较大的影响。所以对底封头在运输和吊装过程中的设备、机工具、参数计算和工艺都有很高的要求。

1. 底封头的运输。

1) 运输机具选用

两台主驱动模块：发动机厂牌MAN2876,马力420匹，最大牵引力560KN。

两台辅助牵引车：其中一台规格为MAN50.604,牵引总重量为500t；

另外一台规格为MAN40.604,牵引总重量为400t。

挂车：德国索埃勒公司生产的ScheuerleS3PE系列组合式液压车，2组4纵列6轴，载重360t，2组4纵列5轴，载重300t，总共载重1320t。

2) 底封头装车

拆除底封头第三圈的一部分安装支架和第四圈的所有安装支架，使运输车组顺利进入底封头下指定位置。用型钢将牵引车和拖车连接拼装在一起，调整运输车组上预装的运输托架至指定位置，并与运输车上预先布置的钢板焊接固定（见图5）。

3) 底封头运输

将4台运输车的转向、驱动和制动等功能连成一体，用一台控制箱进行控制，严格控制车组启动时速度，并用全站仪测量车组启动时底封头的水平度。运输时的车速必须控制好，且需时刻监视车组和底封头各关键部位的安全状态。到达指定位置后通过预先设置的锚点对车组进行固定。

2. 底封头吊装

1) 吊装概况

底封头的吊装重量为894.8t，包含以下部件的重量：

― 底封头重量 G=666.5t

― 主吊梁的重量 g1=91.2t

― 连接器重量 g2=10t

― 闭式浇铸质量 g3=26t

― 可调拉杆重量 g4=4t

― 吊钩吊具重量 g5=9.5t

― 吊钩滑轮组重量 g6=64.3t

― 吊机钢丝绳重量 g7=23.3t

吊装示意图如下：

吊机为LTL2600B (2600T)型吊机，吊装底封头时的工作半径为36m，额定起重量为1283.8t。

吊装用的主吊梁专用于AP1000钢安全壳的吊装工作，参与底封头和筒体4个环的吊装工作，由连接板、撑杆、标准节和中间接头等部件组成，设计吊装能力为800t。主梁结构示意图如下：

2) 吊装过程

吊装前操作人员在预先搭设的操作平台上连接吊钩、连接器、浇铸索具、主吊梁、可调拉杆。调整吊机的吊钩位置，使吊钩中心与底封头中心重合。吊机缓慢起钩，在吊机承重达到350t、450t、550t、650t、750t、850t时分别停止起钩，检查8个可调拉杆的受力状况，若8个可调拉杆的受力不均衡，需调整可调拉杆，受力均匀后再继续吊装。待底封头底部距离运输托架顶部约200mm时停止起钩，保持悬空，运输车辆驶离现场，通过底封头上预先安置的8根麻绳对底封头方位进行调整。四．结语：三门#1机作为AP1000的首堆，安装工作步步均是拓荒前行。底封头的顺利组装与就位无疑凝聚着建设人员智慧的结晶。目前，AP1000依托项目三门和海阳工地四台机组的钢安全壳底封头都已顺利安装完成，为工程的建设奠定了良好的基础，也为AP1000机组的自主化建设积累了丰富的经验。

参考文献：

1.AP1000核电机组钢制安全壳设计图纸、规格书。

卢喜杰 （1984～ ）本科，助理工程师，目前从事AP1000核电机组的设计管理工作。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。