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)管道支架的安裝臺山核電合營有限公司 廣東臺山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，通過對epr支架目錄等上游文 件的消化、總結(jié)，結(jié)合安裝過程中遇到的典型問題，展示出epr支架安裝特點和 難點；此外，木文還通過epr與cpr1000項目在輔助系統(tǒng)管道支架方面的差異 性分析，對后續(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)計方anp 充分吸收借鑒歐洲核電站設(shè)計經(jīng)驗進(jìn)行優(yōu)化設(shè)

2、計而來，其設(shè)計、制造及現(xiàn)場安裝 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，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)計變更量大等典型問題凸顯，全面體現(xiàn)了 epr支架 安裝的特點和難點。通過分析對比epr與cpr1000的這些差異，為后續(xù)核電工 程提供了借鑒。2.epr支架特點介紹2.1支架結(jié)構(gòu)簡化epr支架牛根方式大多采用預(yù)埋板形式，較cpr1000項目常用的膨脹 螺栓錨固基板省去了大量鉆孔和膨脹螺栓安裝工

3、作，施工工序更簡單，施工效率 得到提高。同時，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 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。以上特點使得epr支架結(jié)構(gòu)得到簡化,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，對于最小抗拉強(qiáng)度不 超過440mpa的鋼材(如s235s275a37a42a48),當(dāng)焊接接頭的等效厚 度e大于40mm時，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)計算等效厚度，許多需進(jìn)行熱處理。等效厚度e 的計算方法如圖3所示。圖3焊接接頭等效厚度計算2.3支架間隙調(diào)整量大大減少epr二階段支架在設(shè)計時就提前考慮了支架功能間隙，以型號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)計上就預(yù)留了間隙，不需在安裝過程中 進(jìn)行調(diào)整，就使得支架縱向?qū)?gl)功能得以實現(xiàn)。另外，epr支架在設(shè)計選 型時最大程度減少了框架型支架的設(shè)計，例

5、如，以縱向?qū)?gl)和滑動(pl) 功能支架為例，cpr1000項目多設(shè)計為框架型結(jié)構(gòu)，而epr這類功能的支架中， 框架型支架僅有 49_63g3, 49_63sp, 49_64g2p, v6_ga 和 v6_gb 等 5 種類 型(如圖4),這大大減少了支架安裝時的框架間隙調(diào)整量。3臺山epr支架安裝特點和難點epr支架采用新的設(shè)計理念，安裝技術(shù)要求與cpr1000不同。由于是新 技術(shù)，無已建成的電站供參考，使得epr支架安裝呈現(xiàn)出以下特點和難點。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，需對標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行仔細(xì)研究和分析，對支

6、架材料特性、焊接工藝、 焊接接頭等效厚度計算、熱處理工具及消耗性材料等進(jìn)行全面梳理、分析，這對 現(xiàn)場安裝技術(shù)人員的能力要求較cpr1000更高。在臺山1#機(jī)組核島穹頂區(qū)域安 裝吋，我們發(fā)現(xiàn)11個支架焊接過程中未進(jìn)行熱處理，后經(jīng)調(diào)查分析，是因為技 術(shù)人員錯誤地理解了規(guī)范rcc-m2007的要求，未正確選擇焊接接頭等效厚度計 算方法。對此，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 得出臺山項目單臺機(jī)組需要熱處理的二階段支架多達(dá)4000多個；同吋，我們對 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 相關(guān)設(shè)備和消耗性材料進(jìn)行采購，滿足了現(xiàn)場安裝要求。圖4 epr主要5種框架型支架二階段支架熱處理是epr支架安裝施工過程中的新工藝，雖然現(xiàn)場施工 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內(nèi)各類管道系統(tǒng)，為核電機(jī)組在整個壽期內(nèi)的安全運 行提供了保障。3.2支架框架間隙調(diào)整難度加人臺山epr設(shè)計了 5種框架型支架（圖4）,框架間隙調(diào)整是此類支架安 裝的難點。以v6_ga型雙滑動功能支架為例，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。但對于epr支架，設(shè)計上不允許使用 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 方法為解決該問題，我們提岀以下解決方法：當(dāng)支架框架間隙超差吋，對圖 6紅框內(nèi)方鋼在調(diào)節(jié)余長范圍內(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)埋板偏差問題epr支架大量從預(yù)埋板焊接生根，預(yù)埋板可能會存在凹陷、傾斜、定位 偏差甚至漏埋等問題，將對

9、支架的安裝造成重大影響。對于預(yù)埋a代表正弦值，如果現(xiàn)場無法測量斜邊長度可用正切值代替，具體根據(jù) 現(xiàn)場情況決定。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。對于預(yù)埋板漏 埋問題，可增加膨脹螺栓錨固基板解決。而預(yù)埋板定位偏差問題，通常需要修改支架結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場處理難度較大。 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（幾種特殊型號距離可稍?。▓D8）。如果預(yù)埋板定位偏差過大, 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廠房內(nèi)一個u6bb型支架預(yù)埋板定位偏差過大，導(dǎo) 致該支架生根方鋼主梁定位到了預(yù)埋板之外（圖9）。為解決該問題，我們將原 豎直主梁切短，將底部橫梁加長并增加一-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)計接口問題導(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，我們成功解決了這些偏 差問題，但也使得安裝過程中方鋼切割及結(jié)構(gòu)修改調(diào)整工作量大為增加，這也成 為epr支架安裝的一個難點。圖9支架修改前圖10

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

12、 這些做法，既滿足了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求，又最大程度上減少了現(xiàn)場返工，為后續(xù)設(shè)計 變更的管理提供了良好借鑒。4 對后續(xù)工程的建議由于技術(shù)的改進(jìn)，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的更新，臺山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)計時，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計理念， 如大量使用預(yù)埋板和結(jié)構(gòu)簡單的方鋼、二階段支架成品供貨等，可簡化支架結(jié)構(gòu)、 提高安裝效率；(2) 在設(shè)計時提前考慮支架方鋼調(diào)節(jié)余長，便于處理支架安裝過程中 的預(yù)埋板偏差問題和支架框架間隙調(diào)整問題；(3) 面對占據(jù)核島安裝半壁江山的輔助系統(tǒng)安裝工作，對新技術(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)問題而未能及時發(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、電站運行埋下質(zhì)量和安全隱患；(4) 面對新技術(shù)、新堆型中所存在的設(shè)計不完善和變更量大的問題， 只要我們建立一套有效的預(yù)警反饋機(jī)制，給現(xiàn)場安裝進(jìn)度和質(zhì)量造成的影響將會 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)計文件)d版5 epr-support catalogue part2 (fabrication document) rev.d,epr支架目錄第2