【摘要】反應(yīng)堆安全殼鋼襯里筒體是非承重構(gòu)件，它與底板鋼襯里、截錐體鋼襯里和穹頂鋼襯里組成一個(gè)封閉的整體，其主要功能就是安全防泄漏。本文從筒體預(yù)制和安裝的過(guò)程出發(fā)來(lái)闡述各個(gè)施工步驟的變形控制手段，主要目的在于對(duì)鋼襯里筒體的變形量進(jìn)行事前控制，同時(shí)對(duì)于類(lèi)似工程也有一定的借鑒和參考作用。

【關(guān)鍵詞】反應(yīng)堆安全殼；筒體；鋼襯里；變形

1.前言

在筒體的預(yù)制安裝過(guò)程中，控制其變形量是施工人員控制工程質(zhì)量的關(guān)鍵，而筒體板是由薄板拼裝而成，自身剛性很差，這一特性就使筒體在預(yù)制、安裝過(guò)程中容易變形，從而影響安全殼的整體質(zhì)量，以下就是針對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行的分析。

2.筒體鋼襯里制作安裝流程

2.0筒體概況

筒體內(nèi)半徑為18.5m，總高度為50m，鋼襯里采用6mm厚20HR鋼板，筒體板背面焊有環(huán)向和豎向背肋角鋼，整個(gè)筒體共分十二段，由118塊預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)安裝而成，其中1～5段每段11塊，6～12段每段9塊。

2.1預(yù)制工藝流程

車(chē)間施工人員先按照?qǐng)D紙要求制作胎具，經(jīng)尺寸檢查合格后，在胎具的拱形面上放置預(yù)先拼接的鋼板，使用楔形和馬蹄形的緊固裝置將鋼板邊緣與胎具夾緊，然后分別進(jìn)行環(huán)向角鋼和豎向角鋼的焊接，角鋼焊接完成后將筒體構(gòu)件翻轉(zhuǎn)，使其原本與胎具貼合的弧形開(kāi)口表面向上，最后對(duì)已成形的鋼襯里筒體預(yù)制件表面進(jìn)行噴砂防腐。

2.2安裝工藝流程

首先按照預(yù)定位置進(jìn)行筒體底層第一塊預(yù)制件就位，吊裝前加入間隙調(diào)整板，然后將第一塊預(yù)制件落位至定位角度線(xiàn)處，預(yù)制件安裝基準(zhǔn)線(xiàn)與預(yù)安裝基準(zhǔn)線(xiàn)對(duì)齊，連接調(diào)整柱支架，建立40個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)半徑和垂直度進(jìn)行測(cè)量，最后用間隙調(diào)整板、調(diào)整柱支架進(jìn)行調(diào)整固定。

第一塊筒體構(gòu)件調(diào)整固定后，進(jìn)行第二塊構(gòu)件的吊裝就位，方法與第一塊就位相同，在調(diào)整構(gòu)件之間的連接縱向焊縫間隙時(shí)，采用加楔形鐵的方法進(jìn)行調(diào)整。依此類(lèi)推，從第一塊構(gòu)件往兩邊逐塊進(jìn)行安裝，利用余量調(diào)整尺寸并進(jìn)行固定，安裝完成后進(jìn)行組對(duì)焊接工作。

對(duì)于二段以上筒體的安裝，采用以上同樣的方法依次進(jìn)行施工。

3.筒體預(yù)制安裝變形控制

3.0筒體預(yù)制安裝流程分析

筒體預(yù)制安裝主要經(jīng)過(guò)筒體板拼接、上胎制作、防腐處理、現(xiàn)場(chǎng)安裝四個(gè)流程，其中筒體板拼接、上胎制作、現(xiàn)場(chǎng)安裝三個(gè)過(guò)程主要是焊接工作，是變形控制的重點(diǎn)，而由于筒體自身剛性較差，在上述過(guò)程中配合的翻轉(zhuǎn)吊裝工序中也要著重關(guān)注變形的產(chǎn)生，至于防腐處理基本上對(duì)變形沒(méi)有影響。

3.1筒體板拼接變形控制

筒體筒體板的拼接是采用埋弧焊的方法將兩塊厚度為6mm的鋼板進(jìn)行連接。在焊接過(guò)程中，拼接鋼板拘束小、焊接熱輸入量大等因素對(duì)筒體板在焊接過(guò)程中的形狀保持會(huì)產(chǎn)生不利的影響。為了防止產(chǎn)生較大變形，這一過(guò)程中主要采用了以下措施：第一采用I型坡口窄間隙的接頭形式，這種形式不僅可以減少熱輸入量，而且能夠使溫度在厚度方向上的均勻分布，從而減小了焊接變形的產(chǎn)生；第二采用雙面焊的方法，這種工藝可以在窄間隙的基礎(chǔ)上進(jìn)一步減小單次焊接的熱輸入量，亦可使筒體板兩側(cè)的變形部分進(jìn)行抵消；第三在焊縫附近放置壓鐵來(lái)限制變形的自由發(fā)展，進(jìn)而控制板材的波浪變形。

經(jīng)過(guò)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，采用I型坡口窄間隙雙面焊的方法，同時(shí)在焊縫附近放置壓鐵能夠有效控制筒體拼接的角變形和波浪變形。

3.2筒體預(yù)制件胎上焊接控制

當(dāng)鋼板組對(duì)接完成后，放置在胎具上，用馬蹄板和楔子卡緊邊緣后點(diǎn)焊環(huán)形角鋼，然后再點(diǎn)焊直角鋼，根據(jù)圖紙尺寸進(jìn)行檢查合格后對(duì)角鋼進(jìn)行交錯(cuò)焊接，最后在筒體板背部進(jìn)行錨固釘?shù)暮附印?/p>

在這個(gè)過(guò)程中角鋼和鋼板之間的焊接角變形使筒體板向角鋼側(cè)變形，多個(gè)角鋼共同作用就導(dǎo)致了筒體板的波浪變形，而由于鋼板邊緣自由度比較大，這種變形的疊加效果就更加明顯。為了減少變形，施工中采取了以下措施：第一角鋼的焊接采用交錯(cuò)多道焊的方法，這種方法不僅可以減小角變形對(duì)角鋼和筒體板的影響，而且還減少了熱輸入量，進(jìn)而減少變形量的產(chǎn)生；第二在鋼板邊緣點(diǎn)焊臨時(shí)角鋼進(jìn)行拘束，以限制該區(qū)域變形的擴(kuò)大；第三角鋼焊接完成后，采用火焰加熱對(duì)波浪變形區(qū)域進(jìn)行校正；筒體的胎上預(yù)制是筒體成形的關(guān)鍵步驟，實(shí)際生產(chǎn)證明在制作過(guò)程中通過(guò)采用上述工藝進(jìn)行施工，能夠有效地減少變形的產(chǎn)生。

3.3筒體的現(xiàn)場(chǎng)拼裝

筒體現(xiàn)場(chǎng)拼裝工作先要進(jìn)行組對(duì)，然后按照先立縫后環(huán)縫先外側(cè)后內(nèi)側(cè)的順序，按照工藝卡選擇參數(shù)進(jìn)行焊接。在實(shí)際施工過(guò)程中，影響焊接最終變形的因素也有很多。

由于筒體板剛性較差，很容易因局部受熱而失穩(wěn)變形，通過(guò)反面焊接的方法進(jìn)行變形調(diào)整也較困難，在環(huán)縫和立縫交叉處的變形尤為復(fù)雜，同時(shí)，筒體背面的角鋼也會(huì)因拘束不對(duì)稱(chēng)而產(chǎn)生拼接縫局部錯(cuò)邊問(wèn)題。針對(duì)以上情況，在焊接的過(guò)程中通常采用以下方法進(jìn)行變形控制：

第一采用剛性固定的方法進(jìn)行約束，同時(shí)為避免焊縫周邊背肋角鋼影響，筒體板預(yù)制時(shí)在靠近焊縫的區(qū)域內(nèi)先不焊背肋角鋼，等到現(xiàn)場(chǎng)鋼板焊接結(jié)束后再進(jìn)行角鋼的焊接；第二現(xiàn)場(chǎng)焊縫采用小間隙雙面焊接的方式，對(duì)正面焊縫的根部進(jìn)行清根，經(jīng)滲透檢查合格后再進(jìn)行反面的焊接。這種工藝的應(yīng)用不僅可以提高焊縫的焊接質(zhì)量，也避免了因間隙過(guò)大而造成變形難以控制的問(wèn)題；第三為了避免應(yīng)力集中，現(xiàn)場(chǎng)焊縫的焊接由數(shù)名工人同時(shí)分段對(duì)稱(chēng)焊接。實(shí)踐證明，在焊接打底層時(shí)，分段對(duì)稱(chēng)焊接的方式對(duì)防止變形產(chǎn)生的作用尤為明顯。

在福清核電工程四號(hào)島鋼襯里現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中，通過(guò)總結(jié)前四段筒體板施工中的經(jīng)驗(yàn)，在五段筒體安裝過(guò)程中應(yīng)用了上述措施，控制變形的效果明顯好于之前的筒體安裝。

3.4筒體構(gòu)件的翻轉(zhuǎn)吊運(yùn)

筒體的預(yù)制要經(jīng)過(guò)焊接、無(wú)損檢測(cè)、防腐等工序，整個(gè)過(guò)程要經(jīng)過(guò)數(shù)次翻轉(zhuǎn)、吊運(yùn)。厚度6.0mm，寬度3.7米，長(zhǎng)度介于9米到13米之間，筒體預(yù)制構(gòu)件這些特點(diǎn)使其在翻轉(zhuǎn)及吊運(yùn)的過(guò)程中極易失穩(wěn)變形，針對(duì)該問(wèn)題，施工過(guò)程中采取了以下措施來(lái)控制變形：

第一用型鋼卡緊筒體板的邊緣的方式來(lái)增加筒體板的剛性，吊運(yùn)及翻轉(zhuǎn)的過(guò)程中將吊點(diǎn)對(duì)稱(chēng)布置在型鋼上，采用這種方式來(lái)避免因自身剛性較差而產(chǎn)生的鋼板卷曲變形；第二筒體預(yù)制件成形后必須放置于專(zhuān)門(mén)的托架上，以防止重力作用產(chǎn)生的弧度變形，車(chē)間一般用平放式托架存放筒體預(yù)制件，而現(xiàn)場(chǎng)為了便于吊裝和節(jié)省空間，一般都用立式存放托架；由于筒體預(yù)制件在翻轉(zhuǎn)和吊運(yùn)的過(guò)程中采用了上述措施來(lái)防止變形，筒體并未產(chǎn)生影響最終安裝的弧度變形。

3.5防腐處理

筒體預(yù)制件的噴砂、防腐過(guò)程進(jìn)一步釋放了筒體板近表面的內(nèi)應(yīng)力，這樣其內(nèi)部應(yīng)力場(chǎng)更趨于平衡，提高了筒體板的穩(wěn)定性。

4.結(jié)論

綜上所述，針對(duì)筒體剛性差易變形的特點(diǎn)，一方面適當(dāng)增加筒體板的剛性，防止其變形，另一方面可以通過(guò)工藝的選擇來(lái)控制和消除變形量，使整個(gè)預(yù)制及安裝過(guò)程的形狀質(zhì)量可控，以達(dá)到設(shè)計(jì)文件中的參數(shù)要求。

參考文獻(xiàn)

[1]陳祝年.焊接工程師手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，2002.1

[2]賈安東.焊接結(jié)構(gòu)與生產(chǎn).機(jī)械工業(yè)出版社，2007

[3]韓國(guó)明.焊接工藝?yán)碚撆c技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2007

[4]田錫唐.焊接結(jié)構(gòu).機(jī)械工業(yè)出版社，1995

[5]張文鉞.焊接冶金學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社，1995