鄧聯(lián)鋒,劉　濱,萬金平（國核工程有限公司，上海　200233）

AP1000主蒸汽貫穿件安裝精度控制方法

鄧聯(lián)鋒,劉濱,萬金平
（國核工程有限公司，上海200233）

AP1000輔助廠房主蒸汽貫穿件安裝精度影響到核級(jí)主蒸汽管道的組對(duì)和安裝質(zhì)量。分析了主蒸汽貫穿件安裝精度要求和影響因素，提出了主蒸汽貫穿件安裝精度控制措施，在安裝前建立統(tǒng)一的測量基準(zhǔn)線和穩(wěn)定的支撐體系，安裝過程中結(jié)合測量控制點(diǎn)對(duì)貫穿件進(jìn)行跟蹤測量和精度調(diào)整。

AP1000；主蒸汽管道；貫穿件；安裝精度

1　引言

AP1000核電主蒸汽管道用來輸送兩臺(tái)蒸汽發(fā)生器二次側(cè)產(chǎn)生的蒸汽，從安全殼廠房出來后的主蒸汽管道由輔助廠房11#軸墻體來支撐[1]，該支撐結(jié)構(gòu)為輔助廠房兩個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)相同、獨(dú)立的主蒸汽貫穿件。單個(gè)主蒸汽貫穿件由主蒸汽套管和主蒸汽封頭管組成，其中封頭管與公稱直徑為38”主蒸汽管道對(duì)接焊接，形成二回路壓力邊界[2]，封頭管同心貫穿于輔助廠房11#墻體的主蒸汽套管，兩者對(duì)接焊接，其焊縫滿足ASMEB&P規(guī)范SectionⅢ-NF分卷要求[3]。由于主蒸汽貫穿件最終將主蒸汽管道的支撐力傳導(dǎo)到輔助廠房墻體，其安裝精度將影響主蒸汽套管的安裝精度，進(jìn)而影響到主蒸汽管道的組對(duì)和安裝質(zhì)量，因此，必須對(duì)主蒸汽貫穿件特別是主蒸汽套管的安裝精度進(jìn)行嚴(yán)格控制。為此，本文對(duì)主蒸汽貫穿件的安裝精度影響因素，提出有效控制措施，為AP1000核電建設(shè)提供參考。

2　主蒸汽貫穿件的特點(diǎn)與安裝技術(shù)要求

主蒸汽貫穿件外徑為1905mm、吊裝前周圍綁扎的環(huán)向筋后整體外徑為4574mm，長度為2083mm；本身重約10t，連同環(huán)向筋總重量達(dá)21.5t，具有尺寸大、重量大、安裝要求高、施工難度大的特點(diǎn)[4]。主蒸汽貫穿件為核三級(jí)主蒸汽管道提供支撐，屬于質(zhì)保一級(jí)、核安全三級(jí)（C級(jí)）、抗震Ⅰ類物項(xiàng)[5,6]。其安裝位置設(shè)計(jì)允許公差為±25.4mm，且不能倒坡，安裝坡度應(yīng)與主蒸汽的流向一致。

3　主蒸汽貫穿件安裝精度的影響因素

為給主蒸汽管道組對(duì)精度控制預(yù)留足夠的余量，在考慮貫穿件安裝設(shè)計(jì)允許的基本安裝精度要求的同時(shí)，還應(yīng)主要考慮以下因素：

（1）安全殼貫穿件安裝精度。由于安全殼貫穿件因鋼制安全殼開孔偏差和焊接變形等原因而導(dǎo)致其無法精確定位[7]，從而產(chǎn)生一定位置偏差和角度偏轉(zhuǎn)。另外，由于相連于安全殼貫穿件和輔助廠房貫穿件的主蒸汽管道為大口徑、厚壁管道，在垂直介質(zhì)流向上無調(diào)節(jié)段，沿介質(zhì)流向僅有三道焊口可作調(diào)節(jié)口，焊口組對(duì)允許公差應(yīng)滿足PFSES-3的要求[8]，因此，安全殼貫穿件的位置偏移和角度偏轉(zhuǎn)實(shí)際上會(huì)提高輔助廠房貫穿件的安裝精度要求。

（2）土建測量基準(zhǔn)線與安裝測量基準(zhǔn)線之間的誤差。海陽核電一期主蒸汽貫穿件安裝由土建單位負(fù)責(zé)，主蒸汽管道安裝由安裝單位負(fù)責(zé)。兩個(gè)單位均建立了各自的測量控制線，但測量精度不同，土建單位可用的廠房軸線精度為±5mm，安裝單位的測量基準(zhǔn)線精度為±3.2mm，雖然理論上均能控制主蒸汽貫穿件的定位公差（±25.4mm），但是通過現(xiàn)場相互檢查發(fā)現(xiàn)土建測量基準(zhǔn)線與安裝測量基準(zhǔn)線平均差值超過±2mm，這將難以確保主蒸汽管道順利組對(duì)和安裝精度。因此，貫穿件安裝應(yīng)考慮土建測量基準(zhǔn)線與安裝測量基準(zhǔn)線之間的誤差。

（3）安裝坡度設(shè)計(jì)要求。為防止主蒸汽管道局部倒坡，貫穿件安裝時(shí)也不能倒坡。另外，貫穿件安裝應(yīng)考慮到輔助廠房主蒸汽管道存在最小設(shè)計(jì)坡度的要求。主蒸汽管道是由兩段理論彎曲角度為0.6°的彎管對(duì)接而成，以便確保安全閥管段的最小設(shè)計(jì)坡度（1/8Inch/Feet），以利于主蒸汽中的凝結(jié)水能夠自然排向常規(guī)島。通過計(jì)算可知，貫穿件安裝標(biāo)高應(yīng)比對(duì)應(yīng)的安全殼貫穿件理論上至少低81.0mm。兩者具體高度差應(yīng)由主蒸汽彎管的實(shí)際彎曲角度而定。

（4）安裝支撐體系穩(wěn)定性。為確保貫穿件施工安全和安裝精度，應(yīng)搭設(shè)穩(wěn)固的支撐系統(tǒng)。然而，現(xiàn)場的支撐條件比較復(fù)雜，如，貫穿件安裝標(biāo)高離常規(guī)島側(cè)回填土的高差約13.7m；輔助廠房與常規(guī)島的夾層的地基回填土設(shè)計(jì)為素土，作為支撐基礎(chǔ)，壓實(shí)度無法滿足要求。

（5）貫穿件在混凝土澆筑后存在一定沉降。雖然采取穩(wěn)定的支撐體系，但是由于貫穿件安裝整體重量大和其它施工活動(dòng)影響，測量發(fā)現(xiàn)貫穿件在混凝土澆注前后存在1mm左右的沉降。

4　安裝精度控制措施

（1）安裝前建立統(tǒng)一的測量基準(zhǔn)線。安裝前應(yīng)先建立測量基準(zhǔn)線，用于貫穿件的安裝水平坐標(biāo)和標(biāo)高的測量定位[9]。由于不同建筑物內(nèi)部的原有獨(dú)立的測量控制網(wǎng)存在一定的誤差[10]，而主蒸汽管道經(jīng)過反應(yīng)堆安全殼廠房、輔助廠房和常規(guī)島，因此，應(yīng)建立跨廠房的統(tǒng)一測量基準(zhǔn)線，將輔助廠房貫穿件、安全殼貫穿件以及輔助廠房主蒸汽管道安裝的測量基準(zhǔn)線統(tǒng)一，為整條主蒸汽管線上所有物項(xiàng)的安裝提供依據(jù)，減少不同測量基準(zhǔn)線之間的誤差，提高輔助廠房主蒸汽貫穿件安裝精度。建立一條長距離測量基準(zhǔn)線實(shí)施要點(diǎn)如下（如圖1所示）：

1）測量基準(zhǔn)線應(yīng)取一點(diǎn)在反應(yīng)堆廠房靠近主蒸汽彎管的底部，即1#點(diǎn)處，另一點(diǎn)放置在常規(guī)島第一跨的2#點(diǎn)處。

2）根據(jù)測量基準(zhǔn)線控制和復(fù)測安全殼貫穿件的位置值和偏轉(zhuǎn)角度。

3）通過直線延伸，理論計(jì)算出輔助廠房11軸主蒸汽套管的安裝坐標(biāo)。

4）將貫穿件的理論計(jì)算坐標(biāo)和其設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行比較，如超出設(shè)計(jì)允許公差，應(yīng)按照不符合項(xiàng)處理流程進(jìn)行適應(yīng)性處理；如未超出設(shè)計(jì)允許公差，則可以在該公差允許范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整主蒸汽套管的安裝位置和偏轉(zhuǎn)角度。

（2）搭設(shè)穩(wěn)定的支撐體系。就位前應(yīng)搭設(shè)穩(wěn)定支撐體系，包括內(nèi)部支撐和外部支撐，防止貫穿件安裝位置變動(dòng)。首先，應(yīng)進(jìn)行載荷分析；其次，進(jìn)行支撐選型和型鋼規(guī)格選型，并驗(yàn)算合格；最后，按照批準(zhǔn)的方案現(xiàn)場搭設(shè)支撐。

內(nèi)部支撐為三排弓形型鋼支撐，每排支撐上沿圓弧方向均勻地設(shè)置一些調(diào)整螺栓（如圖2所示），以便弓形鋼梁支撐上的每個(gè)螺栓能夠均勻分擔(dān)重量和貫穿件兩端標(biāo)高調(diào)整。貫穿件外部較短的支撐柱坐落在輔助廠房EL.117’6”樓板上，并用膨脹螺栓固定；常規(guī)島側(cè)支撐柱的基礎(chǔ)由原設(shè)計(jì)的回填素土改為混凝土墩，加強(qiáng)了原設(shè)計(jì)地基回填土的承載力，并用膨脹螺栓將支撐與基礎(chǔ)固定。另外，由于常規(guī)島側(cè)支撐高達(dá)13米，應(yīng)用連墻件將其固定在輔助廠房11#軸墻體外表面上。

（3）主蒸汽貫穿件就位精度的控制。主蒸汽貫穿件就位標(biāo)高在混凝土澆筑前、后由于各種載荷以及混凝土澆筑時(shí)振搗等原因，貫穿件存在最大1mm的不均勻沉降。為防止沉降導(dǎo)致其倒坡，就位時(shí)應(yīng)根據(jù)兩端標(biāo)高在設(shè)計(jì)公差范圍內(nèi)預(yù)設(shè)一定坡度。

安裝精度控制從控制部位可分為坡口端面控制、預(yù)埋板控制、內(nèi)撐型鋼控制。貫穿件就位前現(xiàn)場已分別對(duì)坡口端面，預(yù)埋板及內(nèi)撐型鋼上設(shè)置了平面和標(biāo)高控制線（如圖3所示），將坡口端面內(nèi)徑上設(shè)置上、下、左、右四個(gè)測量控制點(diǎn)（分別對(duì)應(yīng)于圖3中的3#、4#、1#、2#點(diǎn)）。

安裝精度控制從施工階段可分粗調(diào)、精調(diào)、監(jiān)控三個(gè)階段。

（1）粗調(diào)。根據(jù)測量基準(zhǔn)線和理論計(jì)算結(jié)果，測量外支撐柱上的支撐板的標(biāo)高，必要時(shí)用墊鐵調(diào)整標(biāo)高，同時(shí)，放出貫穿件水平定位線并做好標(biāo)識(shí)；吊裝就位時(shí)內(nèi)撐水平梁與該水平定位線基本重合。粗調(diào)應(yīng)以預(yù)埋板控制為主，以內(nèi)撐型鋼控制為輔。

（2）精調(diào)。貫穿件就位脫鉤后，對(duì)其兩端的中心坐標(biāo)值進(jìn)行測量，如尚未到達(dá)定位精度要求，使用千斤頂和調(diào)整螺栓配合進(jìn)行微調(diào)。精調(diào)應(yīng)以坡口端面就位控制為主，以預(yù)埋板控制為輔?，F(xiàn)場調(diào)整過程跟蹤測量，最終復(fù)測貫穿件的安裝位置符合要求并固定。

（3）監(jiān)控。為了監(jiān)控貫穿件安裝后土建施工活動(dòng)影響到其安裝精度，應(yīng)在關(guān)鍵活動(dòng)前、后對(duì)其安裝精度進(jìn)行監(jiān)控，具體分為周圍鋼筋綁扎前復(fù)測、周圍鋼筋綁扎完成后復(fù)測、墻體混凝土澆注模板安裝后復(fù)測和最終的混凝土澆注后復(fù)測。

5　結(jié)論

（1）AP1000輔助廠房11#軸墻體主蒸汽貫穿件在安裝時(shí)不能僅滿足設(shè)計(jì)允許公差±25.4mm，其安裝精度由對(duì)應(yīng)的安全殼貫穿件的實(shí)際安裝位置、輔助主蒸汽0.6度的彎管安裝最小坡度要求、本身的安裝坡度要求、土建與安裝的測量基準(zhǔn)線之間的誤差、支撐體系穩(wěn)定性、主蒸汽貫穿件與其下部的主給水貫穿件的位置關(guān)系等多種因素共同決定，應(yīng)有利于保證輔助廠房主蒸汽管道的組對(duì)和安裝精度的保證。

（2）為保證主蒸汽貫穿件的安裝精度，所采取的措施應(yīng)重點(diǎn)放在以下方面：

1）安裝前建立統(tǒng)一的測量基準(zhǔn)線以消除不同測量基準(zhǔn)線的誤差；

2）搭設(shè)穩(wěn)定的支撐體系以避免主蒸汽貫穿件安裝后位置變動(dòng)；

3）以及安裝過程中對(duì)貫穿件位置精度調(diào)整和跟蹤測量。

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