CA03模块组装施工技术论文

1引言

三代核电AP1000由于采用非能动性技术, 具有系统设计简化、系统运行可靠、安全性能高和建设成本低等优势, 使其成为未来核电发展的方向。AP1000堆型核电站采用模块化设计理念, 与传统的核电建造先土建、后安装的施工工艺有所不同, 由于模块就位后, 在其周围形成许多相互独立的房间, 在房间外进行土建施工的同时可以在房间内进行管道、设备等安装工作, 进而在核岛施工过程中大量引入土建与安装工作平行施工, 优化了传统核电站施工工艺, 缩短核电工程建造周期, 减少投资, 提高了核电产业的竞争力。由此可得出, 模块化建造技术将是未来核电建造技术发展潮流。因此, 深入研究模块化施工过程中影响质量和进度的各项关键要素, 完善技术方案, 掌握模块组装、安装成套技术, 成为重中之重。而几个大型结构模块中数CA03的结构比较特殊, 属于圆弧形单板墙结构, 具有很好的研究意义, 本文就从CA03模块组装施工工艺方面介绍其重点难点及其解决措施。

2 CA03结构模块整体概况介绍

CA03模块为钢结构墙体模块, 安装就位于核岛反应堆厂房内, 是IRWST (换料水池) 西南墙。CA03模块由17个子模块组成, 为单板墙体结构, 面板之间主要采用X型坡口全熔透对接焊缝连接。CA03模块整体呈半圆弧状, 结构总重约190.6吨。

3 CA03模块施工工艺介绍

CA03模块是一个多部件组合件, 外型尺寸大, 呈半圆弧形, 且在现场露天组装成一个整体, 施工过程中涉及测量、组装、焊接、运输及吊装等环节, 施工要求高。

3.1 CA03模块组装主要工序及施工方法

CA03由于本身的圆弧外形, 无法采用卧式组装方法, 因此目前CA03模块组装采用竖立组装, 17个子模块从中间向两侧依次竖立组装:

1.组对平台测量放线;

2.CA03各子模块翻转竖立就位于组装场地;

3.模块翻转竖立后, 以临时锚固点为借力点利用倒链和千斤顶进行调整, 利用全站仪进行测量保证子模块就位DP点、垂直度等控制参数满足要求;

4.相邻子模块翻转竖立;

5.相邻子模块组对间隙调整;

6.相邻子模块垂直度调整;

7.子模块组装完成固定牢固后, 吊机松钩;

8.通过加设工装利用千斤顶进行相邻模块组对错边调整;

9.相连模块点焊固定;

10.相连模块最终焊接、焊后检查及无损检测;

11.当组对最终焊接完毕后, 应对模块DP线对齐、DP点间距、平面度、外形尺寸、铅垂度进行检查, 满足要求;

12.模块补漆、酸洗;

13.模块整体组装完成后, 整体测量, 满足要求。

4 CA03结构模块组装难点分析

4.1 CA03模块组装焊接质量控制

CA03模块共有17个子模块拼装完成, 实际上是多边形, 每两个子模块之间成172°夹角, 主要焊接信息如下表格所示:根部间隙要求为3~12mm, 其中根部间隙超过5mm的, 采用陶瓷衬垫。

CA03背面两两子模块之间有14根角钢 (L4×4) 需要焊接, 如先焊接角钢, 则影响主缝的焊接, 故实际操作时的焊接顺序应该如下:

先焊接被角钢遮盖的一段主缝 (约200mm) 的盖面焊接角钢;

焊接背面角钢未遮盖部分的主缝;

清根;

完成主缝焊接;

CA03结构模块组装焊缝中单条焊缝最长12米左右, 因此在焊接过程中容易产生变形, 控制焊接变形成为焊接施工的重要任务之一:

建议使用较低的焊接线能量以控制焊接热输入, 采用更合理的焊接顺序;

在CA03模块主焊缝和对应横隔板焊缝焊接顺序上, 建议先焊接横隔板后焊接主焊缝, 使横隔板起到加强作用;

由于是X型坡口, 焊接变形自身会抵消。为尽可能减少焊接收缩, 我们将103’及129’-8”处的临时吊耳用C10槽钢刚性固定;

4.2 CA03结构模块组装变形控制

CA03结构模块为半圆弧形, 弦长超过35m, 设计要求模块预制、组装偏差均为±6.35mm, 影响现场组装偏差的因素又多, 首先CA03自身刚度较差, 在运输与吊装翻转时子模块容易变形, 其次首堆CA03模块组装焊接没有可借鉴经验数据, 焊接防变形措施较难充分把握, 导致模块变形较大, 变形误差通过累积, 导致最终CA03就位时变形较大。

针对以上情况, 也为了能够有效指导后续核电项目中CA03结构模块组装过程中减小变形, 特建议如下:

对子模块验收时, 应测量模块外形尺寸, 包括对角线, 以确定是否有扭曲, 如果变形太大影响到整体组装, 应在组对前进行处理;

议采取更有效的防焊接变形措施, 以减少组装焊接变形;

在CA03模块整体组装完成后, 拆去组对工装, 在自由状态下进行整体测量;

建议在每一个子模块组对完成后进行过程尺寸检查;

建议在模块组对时有意识将各DP点保持为正公差, 以补偿部分焊接变形。

5成品保护

模块现场组装场地靠近海边, 且是露天, 风大且空气潮湿, 施工周期时间长, 不锈钢生锈是很难避免的, 而在施工中打磨的铁屑、积水等更容易造成不锈钢返锈成品保护难度大。只有通过加强施工人员成品保护意识, 作业人员穿鞋套, 双相钢模块组装采用专用不锈钢工具, 对于需要在不锈钢表面焊接的增加不锈钢过渡板, 对于双锈钢表面进行隔离, 防止碳钢铁屑对双相钢污染, 焊接时在焊缝两侧铺设防火毯, 可有效防止飞溅污染, 对于已锈蚀部分双相钢尽快酸洗。

6结论

AP1000作为世界首堆, 是第一次采用大型模块化施工, 而CA03结构模块在其中的构造比较特殊, 作为一个圆弧状的单板墙结构, 在现场组装过程中存在诸多无法预料的困难, 要求我们在施工前必须进行周密的施工准备和组织, 施工时采用合理的施工工艺以及必要的防变形措施, 严格遵循结构模块组装的相关方案、程序要求进行施工, 同时应加强施工过程中的内外部协调, 以此才能确保优质高效的完成CA03结构模块组装的施工任务。希望通过本文对三门AP1000CA03结构模块组装施工技术方面所进行的探讨和分析, 能够为今后其他AP1000核电站CA03结构模块组装工作提供一定的参考和借鉴价值。

摘要：本文针对三门AP1000核电CA03模块组装施工技术进行了分析和探讨, 重点阐述了CA03模块组装施工工艺、施工方法, 同时对CA03组装过程中所出现的技术难点进行了初步探讨。本文对其他AP1000核电CA03模块的组装施工具有一定的参考和借鉴价值。

关键词：AP1000,三门,CA03模块,施工工艺,技术难点

参考文献

[1] 曾晓敏.模块化技术在国内核电站中的应用[J].价值工程.2010 (25) 123-124

[2] CA03预制图纸包BOOK1

[3] CA03组装图纸包BOOK2

[4] AP1000结构模块组装图纸总说明 (APPGW-S9-100~105)

[5] AP1000结构模块结构详图 (APP-GW-S9-200~209)

[6] AP1000结构模块结构焊接详图 (APP-GW-S9-300~309)