AP1000核電結構模塊墻體變形控制措施

邵 磊 張品磊

（山東核電設備制造有限公司，山東 海陽 265118）

1 概述

CA結構模塊主要分布在核島及輔助廠房區域，結構模塊的功能主要為核島及輔助廠房形成一定的獨立區域而作為結構墻體及結構樓板的模板。CA結構模塊主要有24個，其中分布在核島內的結構模塊外型尺寸較大的有CA01等，分布在輔助廠房的結構模塊的外型尺寸最大的為CA20。AP1000結構模塊的材料查考標準主要為ASTM標準，分為碳鋼和不銹鋼，碳鋼為A36、A572、A588，不銹鋼為A240 S32101等。CA結構模塊拼裝施工的難點之一就是子模塊與子模塊組對面板的平面度控制，為了提高結構模塊拼裝質量，減少平面度變形對后續施工造成的難度，本文從多個方面闡述模塊墻體拼裝時的變形問題，并從根本上提出解決措施。

2 產生墻體變形的原因

由于模塊自身尺寸較大，焊縫長度較長，從子模塊制造到拼裝完成后經過的運輸、吊裝次數相對較多，儲存時間長，這些都成為了墻體變形的主要原因。

3 控制墻體變形的主要措施

根據造成平面度變形的主要因素，以及各個施工工序的特點，主要從模塊卸車、存放、組對、焊接過程控制、組合件的翻轉等方面進行了分析，具體措施如下：

3.1 模塊卸車控制

對于長寬比大于3，且自身不能構成穩固結構的模塊，應在吊裝過程中采用吊梁多點吊裝使載荷均勻分布或焊接臨時支撐等有效的防變形；臨時支撐應視模塊外形及吊裝方式而定。另需注意吊耳及臨時支撐的布置及焊接應考慮到不會對模塊造成額外的變形影響。

3.2 模塊的存放控制

CA模塊存放在組裝平臺上時，因施工和成品保護需要，在模塊和平臺間要鋪墊道木，為避免由于模塊外形尺寸較大，在儲存過程中發生變形，在鋪設道木時，應根據模塊的結構特點，盡可能將道木設置在鄰近模塊受力較好的節點部位，如墻體模塊內部有加強角鋼的位置或模塊的承重部位，如T型、L型模塊水平放置時，在立墻板下方鋪設道木，道木之間間距不宜過大。

3.3 模塊組對控制

模塊組對前，應對模塊的配合尺寸進行測量，達不到要求時，應優先采取切削或打磨的方式對模塊邊緣進行修整。模塊組對時，應整體調整，避免對局部過度的頂拉而造成變形，禁止強力組對。組對的點焊應牢固，焊接前如發現點焊開裂，應重新進行組對。

在組對過程中增加中間測量控制，建立測量坐標體系，引用坐標測量的方法可以得到模塊任意點的實際偏移量，進而通過多點測量達到對變形趨勢的評估。

3.4 模塊焊接控制

3.4.1 反變形工裝設置

采用與變形方向反向頂升焊縫的方法，并進行精確地測量，確保反變形措施正確，根據施工經驗對模塊的對接焊道一般頂起3～5mm為宜。頂升采用千斤頂，頂升至適宜高度，加入鋼管支撐，撤下千斤頂移動到下一位置，重復此工序直至完成整條焊縫的支撐，進行焊接，焊接完成后待焊縫完全冷卻，移除支撐。

3.4.2 控制焊接熱輸出產生變形

采用分段焊接工藝，避免熱輸出集中造成的熱變形。由焊工班長對每名焊工的焊道平均分成若干段，每段以300～400mm為宜并用數字標明焊接順序。焊接時焊工按此順序進行間斷跳躍焊接。

3.4.3 加強局部剛性固定

對于靠近模塊邊緣的焊縫段，因沒有結構上的限制，屬于自由端，變形較大，采用焊接弧板、背板、卡具、夾具等工裝進行剛性固定；

3.4.4 錘擊焊縫

除底層和表面焊道一般不錘擊外，其余各道焊完一道后立刻用小錘對焊縫敲擊，減少焊接應力，以免金屬表面冷作硬化，通過外力使焊縫延展達到對焊接收縮的補償，從而控制平面度變形。

圖1

3.5 組合件翻轉

在組合件翻轉前，在模塊吊裝受力點和模塊結構強度薄弱處，加設防變形工裝，防止吊裝變形。

3.6 分階段的偏差控制

對各階段偏差定量控制：制作平面度公差為5mm，拼裝平面度公差確定為10mm，最終為13mm；在跨越焊縫處，制作平面度公差為7mm，拼裝平面度公差確定為14mm，最終為19mm。明確各階段平面度控制標準，避免累積偏差過大，確保最終偏差值小于設計允許范圍。

結語

CA結構模塊在整個施工過程中極容易產生變形，并給后續工作造成了很大的影響，不僅延長了工期，也造成了施工成本的增加，所以預防、控制墻體結構模塊變形工作顯得尤為重要。本文通過從結構模塊制造、運輸、儲存、拼裝四個階段進行了研究、思考，并結合海陽一期實際工作中的變形問題，總結出了結構模塊施工過程中的防變形措施，并已經成功的運用于海陽二期結構模塊施工中。

[1]王國凡.鋼結構焊接制造[M].化學工業出版社.2009-04.