核電站穩壓器波動管施工邏輯優化分析

摘 要：核電站波動管焊接完成是穩壓器進水的先決條件，直接影響核回路沖洗（NCC）和冷態功能試驗（CFT）的實現。該文在總結嶺澳二期項目3、4#機組穩壓器波動管施工經驗的基礎上，研究制定CPR1000機組穩壓器波動管主線施工邏輯優化方案。從理論分析、施工要求和現場保障措施等方面分析論證穩壓器到貨前波動管提前焊接的可行性，形成了完備的波動管優化施工方案，并最終在紅沿河1、2#機組成功實施，為核島安裝工作主線節約了工期，保證了NCC等現場調試工作順利進行。

關鍵詞：紅沿河項目、穩壓器、波動管、CPR1000、施工邏輯

中圖分類號：TL33 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）07（c）-0000-00

穩壓器-波動管安裝是核島主回路安裝關鍵路徑之一。CPR1000核電站穩壓器通過波動管與主管道1環路熱段連接，起到維持一回路壓力穩定的作用。穩壓器-波動管主線安裝從穩壓器到貨安裝開始，包含波動管坡口加工、波動管焊接和水壓試驗、波動管阻尼器安裝等工作，施工邏輯性強，施工工期長，直接影響核回路沖洗（NCC）和冷態功能試驗（CFT）等核電站建設重大里程碑的順利實現。

1優化前穩壓器與波動管施工邏輯

穩壓器與波動管原始施工邏輯下，波動管焊接的前提是主管道1環路熱段焊接完成且穩壓器就位，這一邏輯下致使波動管焊接與穩壓器到貨存在硬性邏輯關系。穩壓器如果到貨延誤將致使后續波動管焊接施工工作全面受阻礙。嶺澳二期3、4#機組穩壓器與波動管施工邏輯屬于這一關系，具體如圖1。

圖1 嶺澳二期3、4#機組穩壓器與波動管施工邏輯

2穩壓器與波動管施工邏輯優化分析

根據穩壓器、波動管現場布置及調整段分布情況，結合穩壓器就位公差技術要求、前期機組波動管焊接收縮經驗數據等已有經驗，可考慮以下兩種優化方案。

方案1：在穩壓器位置不確定情況下，預留焊口調整段保證穩壓器吊裝后波動管能夠對口，同時采取措施保證波動管安裝坡度及阻尼器安裝位置，其余焊口則可以提前實施焊接。

方案2：穩壓器按照理論軸線進行焊接及水壓試驗，在穩壓器就位后，通過調整設備來對接管道。需提前精確測量穩壓器管嘴軸線及穩壓器垂直支撐地腳螺栓孔軸線。

對于上述兩種優化方案，理論分析可行性如下。

（1）波動管焊口調整段分布，見圖2。

圖2 波動管調整段分布圖

（2）經CAD軟件模擬得出A口直管段和C口直管段之間的夾角為95度，見圖3。

圖3 A口直管段和C口直管段模擬圖

（3）可以將與A口焊接的直管段調整段作為X方向的調整，E口調整段作為Z方向上的調整，而C口調整段可近似看做Y方向上的調整。因此，需要預留A/C/E三個焊口不焊接，作為穩壓器就位后調整的調整段。而B/D焊口的余長可以提前切割，同時焊口可以提前焊接。

（4）根據穩壓器安裝技術要求，穩壓器就位的位置公差要求為±7mm，同時，穩壓器管口中心位置制造公差為±1.5mm。因此，因穩壓器就位而產生的管口位置偏差約為8.5mm。波動管設計余長為70mm左右，可以滿足穩壓器帶來的位置偏差。

（5）如采用方案2，波動管B/C/D口也提前焊接，同時臨時管帽提前焊接并完成水壓試驗，則可以大幅度節約穩壓器到貨后的工期。但預留的A/E焊口只能調整2個方向上的位置，波動管對口位置無法保證，現場無法調整。

（7）如采用設備對接管道的方式，在管道焊接收縮變形較經驗數據有偏差的情況下，且穩壓器管口制造公差的影響，可能導致就位后穩壓器裙座螺栓孔與預埋垂直支撐孔無法對應的情況。從圖紙上看，穩壓器垂直支撐預埋件孔內徑為42mm，穩壓器裙座螺栓孔尺寸為42mm，地腳螺栓為M39，如考慮預埋件的制造及安裝公差，可調整的范圍非常小。風險不可控。

綜上分析，在穩壓器未到貨的情況下，提前切割B/D焊口余長并加工坡口，對B/D焊口提前進行焊接，同時A/E焊口管帽坡口不涉及后續調整，可以提前加工。上述工作提前實施可以完成。而采用方案2，由于預埋件與穩壓器裙座之間可調整的空間非常小，穩壓器就位的風險不可控。因此，在穩壓器波動管焊接施工邏輯的優化中，最優方案為方案1。

3優化后穩壓器與波動管施工方案及控制要點分析

穩壓器波動管施工按照方案1執行理論上可行，但在現場實際執行時，需要制定完整的施工方案。由于波動管所在的房間空間狹小，波動管安裝技術要求嚴格，保證施工質量需要從多方面控制。下面為穩壓器波動管安裝施工方案，從作業流程、控制要點及計劃安排上分別予以闡述。

3.1作業流程

（1）按照波動管圖紙，以壓力容器中心點為參考點，在地板上標記并繪出波動管冷態中心線的理論位置。

（2）調整4段波動管的實際位置，按照理論中心軸線對焊口B/D余長進行切割，因管段余長導致空間不足管道無法就位到軸線上方，可將理論軸線進行平移；切割余長時，注意考慮波動管焊接的收縮量。根據以往經驗，波動管焊接單個焊口的收縮量為8mm左右，同時需考慮組對間隙在1～4mm左右。

（3）加工B/D坡口至圖紙理論尺寸。

（4）檢查波動管清潔度，氬氣室建立，組對并點焊B/D坡口，調整焊縫坡口根部間隙在1～4mm之間（必要時可打磨），此間隙與管線相對方向焊接收縮量的偏差相等，即，組對間隙需在加工余長予以考慮。

（5）檢查焊縫的組對的內錯邊量，需控制在0.5mm以內，焊接B/D焊口。

（6）焊接過程中，管道需采用支撐固定，同時，安裝百分表檢測管道焊接收縮的情況。

（7）根部、50%和100%時，焊縫需進行液體滲透檢查，焊接至50%及100%時，對焊縫進行射線探傷，另外，焊縫焊接至100%時，對于焊縫外表面需進行目視檢查。

（8）B/D焊口焊接完成后，加工A/E焊口臨時管帽端的坡口，為保證焊接C口時的充氬，管帽暫不焊接。

（9）穩壓器就位后，按照穩壓器、主管道熱段的實際位置，調整波動管的位置，此時波動管已焊接2個焊口，將波動管調整至理論軸線的正上方，標識C焊口的加工余量。

（10）加工并焊接C焊口，焊接要求與B/D焊口相同，焊接過程中需特別注意的是需要監測焊接收縮對波動管跨距的影響，將直接導致A/E焊口無法組對。

（11）焊接A/E焊口臨時管帽。

（12）對波動管實施壓力為25.7MPa的水壓試驗。

（13）切割A/E焊口堵頭，加工坡口，組對A/E焊口，對A/E焊口實施焊接，需要注意并監測波動管各點的標高，保證最終焊接完成后坡度滿足5mm/1m的要求。

（14）檢查波動管安裝的各項技術要求控制指標并出具正式報告，波動管焊接完成，穩壓器具備進水條件。

3.2 控制要點

3.2.1波動管焊接組對間隙要求及錯邊量要求

波動管組對間隙要求為1～4mm，錯邊量要求為0.5mm以內，是焊接波動管的硬指標。在提前焊接B/D焊口的情況下，波動管調整段減少，可能導致錯邊量無法滿足要求，即管道錯口。則需要焊接過程中，多點監測波動管與理論軸線的偏差變化，保證波動管焊接過程中偏差值可控；實際操作中，由于管道中心線無法確定，可放出管道的投影線，通過掛線墜監測。

3.2.2波動管焊接跨距要求

波動管設計形狀為彈力彎，使其在受熱變形時不產生太大內應力。同時，波動管焊接過程中，該彈力彎的跨距很容易受焊接收縮不均勻的影響而變化，導致A/E焊口無法組對。因此，焊接過程中，特別是焊接C焊口過程中，要嚴格監測彈力彎的變化情況，采用焊接矯形的辦法矯正彈力彎的變化值。

3.2.3波動管安裝的坡度控制

波動管安裝的坡度控制理論要求為5mm/m，公差為±1mm。最終尺寸驗收中，需測量波動全程中7個拐角點的標高值。在波動管坡口加工過程中，需要提前考慮坡度。可通過加工斜坡口、組對時上下間隙在1～4mm范圍內調整坡度及焊接過程中通過焊接手法調整三種方法進行控制。由于坡口很小且焊接變形及坡口加工過程中誤差等原因，上述方法無法量化，需要結合進行。并根據實際測量情況予以調整。

4實施及推廣

穩壓器與波動管施工邏輯的優化，可以節約20天以上的關鍵路徑工期，對核電站克服主設備到貨滯后影響，順利實現工程建設重大節點具有重要意義。但同時，主設備安裝的任何優化均不能以犧牲工程質量為代價，這就需要在制定優化方案時慎之又慎，同時在過程控制中嚴之又嚴、細之又細。該方案經過紅沿河1、2#機組的成功檢驗，對后續CPR1000機組的穩壓器和波動管安裝具有良好的指導意義。

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