CAP1000 核电钢制安全壳底封头临时立柱安装工艺研究

周天云

摘要：钢制安全壳底封头是一种大尺寸、厚壁、多曲率、高精度花瓣椭球形焊接结构，其安装进度高，难度大[ ]。CAP1000核电钢制安全壳底封头是通过焊接16根临时立柱与核岛CR10钢结构连接固定，因此临时立柱的准确安装对底封头的安装就位至关重要。本文通过分析阐述临时立柱的安装工艺，同时提出一定的改进措施。

关键词：CAP1000;钢制安全壳;底封头;临时立柱;安装

1、引言

钢制安全壳（以下简称CV）是CAP1000核电站反应堆的第三道安全屏障，也是最后一道安全屏障。CV底封头是一种大型的椭圆形封头，重约600 吨，通过焊接在其上的16 根临时立柱与核岛的CR10 钢结构通过256 颗高强螺栓连接固定，因此临时立柱的准确安装对底封头安装就位至关重要，是底封头模块化施工能够实现的关键因素之一。

本文通过对三门核电钢制安全壳底封头临时立柱安装进行总结，阐述临时立柱放线、下料、组装、安装和焊接工艺，分析安装过程中出现的一些问题，并提出了相应的改进建议和措施，为后续的核电站底封头临时立柱的设计和安装提供参考。

2、临时立柱施工介绍

底封头是一种大型的椭圆形封头，上口内径39.624m，内表面高11.43m，由4圈双曲面钢板组成，材质SA 738 Gr.B板厚41.3mm，重約600 吨。

临时立柱是由钢管、加劲肋环、底部法兰板、竖向起重平衡臂、水平起重平衡臂组成。

3、临时立柱安装难点及优化

3.1临时立柱相贯线坡口加工

3.1.1确定临时立柱长度

由于底封头为双曲面结构，临时立柱的坡口角度随着位置的不同而不同，另外底封头由于焊接变形导致临时立柱与底封头之间的相贯线形状与理论偏差较大，使得临时立柱的相贯线坡口加工特别困难。下面分析临时立柱相贯线坡口加工方法。

设计院设计图纸给出了临时立柱的中心距离底封头中心的距离，因此以底封头中心为中心，临时立柱的中心距离底封头中心距离为半径，使用全站仪在底封头上确定出临时立柱的中心位置，之后记录临时立柱中心的标高，并根据临时立柱底部标高及中心标高计算出临时立柱长度。

为了防止临时立柱过长导致底封头就位标高过高，实际选用的立柱长度比计算值略短3～5mm，同时考虑底封头拼装误差，临时立柱长度计算方法如下：

立柱长度=底封头内表面中心的设计标高-底封头内表面中心实测标高+临时立柱中心实测标高-临时立柱底部设计标高。

3.1.2确定临时立柱相贯线

临时立柱相贯线可以采用计算机图形软件进行作图法绘制，具体绘制方法如下：

1）首先在绘图软件中绘制出底封头和临时立柱钢管的平面图和立面图，并在平面图中将临时立柱按角度等分成若干等分，并画出临时立柱钢管内径;

2）在平面图中量取底封头中心与等分点之间的距离后，在立面图中将底封头的纵轴线以该距离平移，再量出轴线在临时立柱上两个交点之间的长度H;

3）以临时立柱钢管外径展开周长画一条水平线，并按照上述等分数等分;

4）在各等分点以相应的距离 H 画出竖直线，将数值线的上端点用样条曲线连成平滑曲线，即得到临时立柱的展开图。

3.2临时立柱组对安装优化

因临时立柱与CR10的连接采用256 颗高强螺栓连接，每根临时立柱为16根螺栓。单根临时立柱的螺栓孔直径为42mm，CR10 钢结构上的螺栓孔直径为70mm。三门一期核电项目安装底封头前，经测量螺栓孔的位置后，发现有部分螺栓孔与CR10 钢结构上的螺栓孔不能匹配，继而采用扩孔的方法处理。这表明，直接安装焊接临时立柱不能保证其安装的精度，其主要原因是：

（1）由于临时立柱与底封头之间的焊缝坡口角度是变化的，焊接时很难保证其垂直度。

（2）临时立柱钢管与底部法兰焊接时，钢管的中心线与底部法兰的中心线不能完全重合，而组对焊接又是以立柱钢管的中心线为依据的，所以最终造成了就位时临时立柱与CR10的错位。

优化措施：在临时立柱组对前安装一个固定支架

固定梁上表面的标高应按下述方法确定，固定梁上表面的水平度不宜大于3mm。

固定梁上表面标高≤底封头内表面中心的实测标高-底封头内表面中心的设计标高+临时立柱底部设计标高。

固定梁和固定支架之间应配钻，配钻后用螺栓固定。

螺栓孔平面位置公差应按下述方法确认，临时立柱标高不低于CR10标高。

螺栓孔平面位置公差=CR10平台螺栓孔设计半径-临时立柱螺栓孔设计半径。

3.3临时立柱焊缝形式优化

在三门核电一期项目中，原设计的临时立柱与底封头焊缝形式为全熔透焊缝，但由于坡口角度和操作空间的限制，很难实现全熔透焊缝。

优化措施：该焊缝形式优化为采用“部分熔透焊缝+角焊缝”的焊缝形式，如下图。

4、结语

在三门一期临时立柱安装过程中，存在临时立柱位置、安装精度、焊接操作空间不足等问题，同时也采取了一定的控制措施，但由于缺乏相应的经验，仍然造成一定的超差。因此在此基础上三门二期临时立柱安装时进行了大量的优化，极大的控制了上述问题的发生，因此对后续施工中具有一定的借鉴意义。