淺談EPR三代壓水堆核島輔助系統(tǒng)管道支架的安裝

1、淺談epr三代壓水堆核島輔助系統(tǒng)管道支架的安裝臺(tái)山核電合營(yíng)有限公司 廣東臺(tái)山529228摘要：木文主要論述了 epr三代壓水堆核島輔助系統(tǒng)管道支架（防甩支 架、阻尼器、彈簧箱等特殊支架除外）的新特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)epr支架目錄等上游文 件的消化、總結(jié)，結(jié)合安裝過(guò)程中遇到的典型問(wèn)題，展示出epr支架安裝特點(diǎn)和 難點(diǎn)；此外，木文還通過(guò)epr與cpr1000項(xiàng)目在輔助系統(tǒng)管道支架方面的差異 性分析，對(duì)后續(xù)核電工程提出了合理化建議。關(guān)鍵詞：epr；核島輔助系統(tǒng)；支架安裝；差異性分析1前言epr支架采用新的建造規(guī)范（rcc-m2007和en13480）,由設(shè)計(jì)方anp 充分吸收借鑒歐洲核電站設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)

2、計(jì)而來(lái)，其設(shè)計(jì)、制造及現(xiàn)場(chǎng)安裝 均參照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)«epr support catalogue執(zhí)行，使得epr核島輔助系統(tǒng)管道支 架呈現(xiàn)出許多新特點(diǎn)，如大量使用預(yù)埋板和方鋼、二階段支架成品供貨、支架間 隙調(diào)整量減少等；在支架安裝過(guò)程中，超厚二階段支架熱處理、預(yù)埋板偏差、支 架框架間隙調(diào)整難度加大、設(shè)計(jì)變更量大等典型問(wèn)題凸顯，全面體現(xiàn)了 epr支架 安裝的特點(diǎn)和難點(diǎn)。通過(guò)分析對(duì)比epr與cpr1000的這些差異，為后續(xù)核電工 程提供了借鑒。2.epr支架特點(diǎn)介紹2.1支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化epr支架牛根方式大多采用預(yù)埋板形式，較cpr1000項(xiàng)目常用的膨脹 螺栓錨固基板省去了大量鉆孔和膨脹螺栓安裝工

3、作，施工工序更簡(jiǎn)單，施工效率 得到提高。同時(shí)，cpr1000支架常用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工字鋼、槽鋼等型鋼，而epr多 釆用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的方鋼，且二階段釆用成品供貨。采用方鋼后，epr支架的焊縫長(zhǎng) 度較cpr1000 i字鋼減少1/3以上（如圖1）；另外，二階段成品供貨（如圖2） 減少了大量預(yù)制工作。以上特點(diǎn)使得epr支架結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化,安裝效率大大提高。圖1同規(guī)格的方鋼和工字鋼焊縫長(zhǎng)度比較圖2二階段支架成品供貨2.2支架熱處理根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)rcc-m2007規(guī)定：非應(yīng)力消除條件下，對(duì)于最小抗拉強(qiáng)度不 超過(guò)440mpa的鋼材(如s235s275a37a42a48),當(dāng)焊接接頭的等效厚 度e大于40mm時(shí)，需要進(jìn)行預(yù)

4、熱和后熱處理。epr支架材質(zhì)通常為s235, j1 大管的二階段支架一般較厚，經(jīng)計(jì)算等效厚度，許多需進(jìn)行熱處理。等效厚度e 的計(jì)算方法如圖3所示。圖3焊接接頭等效厚度計(jì)算2.3支架間隙調(diào)整量大大減少epr二階段支架在設(shè)計(jì)時(shí)就提前考慮了支架功能間隙，以型號(hào)v9cfr(gl 功能)二階段為例，支架目錄顯示其管卡內(nèi)徑φd=63.5mm,管道外徑 φd=60.3mm, φd>φd,在設(shè)計(jì)上就預(yù)留了間隙，不需在安裝過(guò)程中 進(jìn)行調(diào)整，就使得支架縱向?qū)?gl)功能得以實(shí)現(xiàn)。另外，epr支架在設(shè)計(jì)選 型時(shí)最大程度減少了框架型支架的設(shè)計(jì)，例

5、如，以縱向?qū)?gl)和滑動(dòng)(pl) 功能支架為例，cpr1000項(xiàng)目多設(shè)計(jì)為框架型結(jié)構(gòu)，而epr這類(lèi)功能的支架中， 框架型支架僅有 49_63g3, 49_63sp, 49_64g2p, v6_ga 和 v6_gb 等 5 種類(lèi) 型(如圖4),這大大減少了支架安裝時(shí)的框架間隙調(diào)整量。3臺(tái)山epr支架安裝特點(diǎn)和難點(diǎn)epr支架采用新的設(shè)計(jì)理念，安裝技術(shù)要求與cpr1000不同。由于是新 技術(shù)，無(wú)已建成的電站供參考，使得epr支架安裝呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)和難點(diǎn)。3.1大量支架焊接需進(jìn)行熱處理支架熱處理的目的是為了消除焊接應(yīng)力，這是epr支架安裝的新要求。 安裝施工前，需對(duì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行仔細(xì)研究和分析，對(duì)支

6、架材料特性、焊接工藝、 焊接接頭等效厚度計(jì)算、熱處理工具及消耗性材料等進(jìn)行全面梳理、分析，這對(duì) 現(xiàn)場(chǎng)安裝技術(shù)人員的能力要求較cpr1000更高。在臺(tái)山1#機(jī)組核島穹頂區(qū)域安 裝吋，我們發(fā)現(xiàn)11個(gè)支架焊接過(guò)程中未進(jìn)行熱處理，后經(jīng)調(diào)查分析，是因?yàn)榧?術(shù)人員錯(cuò)誤地理解了規(guī)范rcc-m2007的要求，未正確選擇焊接接頭等效厚度計(jì) 算方法。對(duì)此，我們立即更新焊接工藝數(shù)據(jù)包，按照標(biāo)準(zhǔn)要求，口個(gè)支架重新 熱處理并完成焊接。之后，我們就二階段支架熱處理重新進(jìn)行梳理、分析，統(tǒng)計(jì) 得出臺(tái)山項(xiàng)目單臺(tái)機(jī)組需要熱處理的二階段支架多達(dá)4000多個(gè)；同吋，我們對(duì) 熱處理所需要的便攜式加熱設(shè)備、消耗性材料及人力投入需求進(jìn)行分

7、析，及吋對(duì) 相關(guān)設(shè)備和消耗性材料進(jìn)行采購(gòu)，滿足了現(xiàn)場(chǎng)安裝要求。圖4 epr主要5種框架型支架二階段支架熱處理是epr支架安裝施工過(guò)程中的新工藝，雖然現(xiàn)場(chǎng)施工 難度提高、施工效率有所降低，但這一特殊工藝保證了支架安裝質(zhì)量，使得這些 支架能可靠支撐起核島廠房?jī)?nèi)各類(lèi)管道系統(tǒng)，為核電機(jī)組在整個(gè)壽期內(nèi)的安全運(yùn) 行提供了保障。3.2支架框架間隙調(diào)整難度加人臺(tái)山epr設(shè)計(jì)了 5種框架型支架（圖4）,框架間隙調(diào)整是此類(lèi)支架安 裝的難點(diǎn)。以v6_ga型雙滑動(dòng)功能支架為例，其上部框架間隙要求3-5mm （圖 5）,而cpr1000支架框架間隙要求為l-3mm,超差吋可添加最多2塊標(biāo)準(zhǔn)（墊 板總厚≤1

8、0mm）的碳鋼或不銹鋼墊板。但對(duì)于epr支架，設(shè)計(jì)上不允許使用 永久性墊板調(diào)整框架間隙。圖5 dw功能支架（間隙集中在上部）圖6 dw功能支架間隙調(diào)整 方法為解決該問(wèn)題，我們提岀以下解決方法：當(dāng)支架框架間隙超差吋，對(duì)圖 6紅框內(nèi)方鋼在調(diào)節(jié)余長(zhǎng)范圍內(nèi)（50100mm）進(jìn)行切割并根據(jù)間隙要求調(diào)整方 鋼位置，間隙合格后再進(jìn)行焊接。不能使用永久墊板，這使得支架框架間隙調(diào)整難度加大，但我們優(yōu)化焊 接施工邏輯，在支架調(diào)節(jié)余長(zhǎng)范圍內(nèi)切割并調(diào)整方鋼的位置，使得epr支架框架 間隙調(diào)整有了新的解決途徑。3.3預(yù)埋板偏差問(wèn)題epr支架大量從預(yù)埋板焊接生根，預(yù)埋板可能會(huì)存在凹陷、傾斜、定位 偏差甚至漏埋等問(wèn)題，將對(duì)

9、支架的安裝造成重大影響。對(duì)于預(yù)埋a代表正弦值，如果現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法測(cè)量斜邊長(zhǎng)度可用正切值代替，具體根據(jù) 現(xiàn)場(chǎng)情況決定。圖7 土建預(yù)埋板傾斜角度公差板凹陷或傾斜問(wèn)題，可根據(jù)凹陷深度或傾斜角度相應(yīng)切割支架方鋼，以 保證方鋼與墻面的垂直度，預(yù)埋板傾斜角度允許偏差如圖7所示。對(duì)于預(yù)埋板漏 埋問(wèn)題，可增加膨脹螺栓錨固基板解決。而預(yù)埋板定位偏差問(wèn)題，通常需要修改支架結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)處理難度較大。 根據(jù)安裝技術(shù)規(guī)范要求，epr支架生根的方鋼邊緣需與預(yù)埋板邊緣保持至少 40mm的距離（幾種特殊型號(hào)距離可稍?。▓D8）。如果預(yù)埋板定位偏差過(guò)大, 生根方鋼將定位不到預(yù)埋板焊接區(qū)域內(nèi)，甚至超出預(yù)埋板邊緣。圖8 一階段支架方鋼距預(yù)

10、埋板邊緣距離要求例如，1#機(jī)核島hnx廠房?jī)?nèi)一個(gè)u6bb型支架預(yù)埋板定位偏差過(guò)大，導(dǎo) 致該支架生根方鋼主梁定位到了預(yù)埋板之外（圖9）。為解決該問(wèn)題，我們將原 豎直主梁切短，將底部橫梁加長(zhǎng)并增加一-段120×120的方鋼（部件16）和 方鋼端部封堵板（部件17）,使修改后的方鋼主梁成功定位到埋偏的預(yù)埋板上, 如圖10所示。預(yù)埋板偏差多由土建施工公差累積或設(shè)計(jì)接口問(wèn)題導(dǎo)致，許多只能在安 裝階段進(jìn)行消化和調(diào)整。利用epr支架方鋼的調(diào)節(jié)余長(zhǎng)，我們成功解決了這些偏 差問(wèn)題，但也使得安裝過(guò)程中方鋼切割及結(jié)構(gòu)修改調(diào)整工作量大為增加，這也成 為epr支架安裝的一個(gè)難點(diǎn)。圖9支架修改前圖10

11、支架修改后3.4設(shè)計(jì)變更量大epr支架由于采用新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)，暫無(wú)建成投產(chǎn)的電站供參考，設(shè)計(jì) 修改量較cpr1000項(xiàng)目要大。面對(duì)較大的設(shè)計(jì)變更量以及隨之而來(lái)造成的安裝 返工，我們是怎樣進(jìn)行設(shè)計(jì)變更管理的呢？首先，我們先弄清設(shè)計(jì)修改的原因, 分析修改的必要性；其次，我們從現(xiàn)場(chǎng)角度，提出對(duì)安裝質(zhì)量和進(jìn)度影響最小的 方案，推動(dòng)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化；最后，也是最重要的，從體系上解決問(wèn)題，盡可能減 少顛覆性修改的發(fā)生，例如，對(duì)于重大設(shè)計(jì)變更，我們建立一套上、下游預(yù)警、 反饋機(jī)制，當(dāng)有重大設(shè)計(jì)修改要發(fā)布吋，設(shè)計(jì)提前通知下游，如果下游核實(shí)設(shè)計(jì) 修改現(xiàn)場(chǎng)可執(zhí)行，設(shè)計(jì)則下發(fā)設(shè)計(jì)變更，否則需要設(shè)計(jì)重新優(yōu)化修改方案。以上

12、 這些做法，既滿足了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，又最大程度上減少了現(xiàn)場(chǎng)返工，為后續(xù)設(shè)計(jì) 變更的管理提供了良好借鑒。4 對(duì)后續(xù)工程的建議由于技術(shù)的改進(jìn)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的更新，臺(tái)山epr支架安裝較cpr1000具 有許多鮮明的特色，這也給后續(xù)工程不少啟示：(1) 后續(xù)工程在支架設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)理念， 如大量使用預(yù)埋板和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的方鋼、二階段支架成品供貨等，可簡(jiǎn)化支架結(jié)構(gòu)、 提高安裝效率；(2) 在設(shè)計(jì)時(shí)提前考慮支架方鋼調(diào)節(jié)余長(zhǎng)，便于處理支架安裝過(guò)程中 的預(yù)埋板偏差問(wèn)題和支架框架間隙調(diào)整問(wèn)題；(3) 面對(duì)占據(jù)核島安裝半壁江山的輔助系統(tǒng)安裝工作，對(duì)新技術(shù)、新 標(biāo)準(zhǔn)(如epr支架熱處理要求)細(xì)致有效的研

13、究、消化是非常有必要的，如果在 哪一關(guān)鍵環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題而未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)或引起重視，輕則造成安裝返工，重則將 給后續(xù)系統(tǒng)調(diào)試、電站運(yùn)行埋下質(zhì)量和安全隱患；(4) 面對(duì)新技術(shù)、新堆型中所存在的設(shè)計(jì)不完善和變更量大的問(wèn)題， 只要我們建立一套有效的預(yù)警反饋機(jī)制，給現(xiàn)場(chǎng)安裝進(jìn)度和質(zhì)量造成的影響將會(huì) 降至最小。參考文獻(xiàn)：1rcc-m 2007,壓水堆核電站核島機(jī)械部件設(shè)計(jì)和建造規(guī)則2007年 版en13480-2002,工業(yè)金屬管道2002年版3tsn-em4-technical requirements-lnstallation and prefabrication ofpiping and associated supports rev.d,em4技術(shù)規(guī)范管道及其支架的安裝和 預(yù)制d版4 epr-supp0rt catalogue (design document) rev.d,epr 支架目 錄(設(shè)計(jì)文件)d版5 epr-support catalogue part2 (fabrication document) rev.d,epr支架目錄第2