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文档简介
AP1000l机组反应堆压力容器腔室的顶法兰预制技术研究 谭远红郑文炳 (国核工程有限公司,中国上海xx33) 【摘要】基于反应堆压力容器腔室的顶部法兰预制模拟件的工程经验,通过简化顶法兰设计,优化零部件的焊接方案,形成了一套切实可行的、成熟的顶法兰预制方法,并且结合三门核电一期AP10001#机组反应堆压力容器腔室的顶法兰预制过程中的实际测量数据,进一步验证了这套成熟的顶法兰预制方法。 关键词ap1000;反应堆压力容器腔室;顶法兰预制 作者简介:谭远红(1971),男,陕西汉中人,本科,工程师,研究方向为RV/PRZ安装管理。 引言 WEC设计的AP1000核电站技术运用了非能动的设计理念和模块化的施工方法,三门核电一期1#机组是全球首个AP1000核电机组。因此,在AP1000核电站整个建设过程中,没有成熟的施工技术、管理经验直接借鉴,需要在施工过程中进行总结,积累实际可行的施工技术,形成一套成熟的施工方法。 反应堆压力容器腔室顶部法兰(CA04顶法兰)用于安装反应堆压力容器支撑,承受反应堆压力容器的重量。顶法兰的预制技术要求高,涉及到多种型号的零件板,高密度的焊接,焊接变形控制是整个预制过程中的最大难点。 1AP1000压力容器腔室顶部法兰介绍 AP1000核电站的压力容器腔室顶部法兰位于11105房间CA04模块的顶部,用于安装压力容器的支撑,承受反应堆压力容器的重量。整个结构总量约5.8t,如图(1)所示,由8块板组成,其中4块精加工的板面安装反应堆压力容器支撑。 顶法兰预制工作的完成是精加工工作的前提,预制的好坏直接决定着精加工后,能否满足设计要求。本文吸取顶部法兰预制模拟件试验工程经验、合理简化法兰板设计和优化焊接方案,基于三门核电1#机组反应堆压力容器安装工作,研究顶法兰的预制技术,并最终给出一套AP1000反应堆压力容器腔室顶部法兰的预制方法。 2顶部法兰预制技术 .1顶法兰预制模拟件试验 .1.1模拟件的结构参数 考虑到压力容器腔室顶部法兰焊接工作量大,焊缝密集,平面度和内切半径精度要求高的特点,制作了一个顶法兰模拟件,模拟整个预制过程,验证有关组装焊接工艺。各型号零部件如表1所示。图2和图3分别是顶法兰预制模拟件的组装图和主焊缝位置图。 3.1.2模拟件的测量控制点位 模拟件01-01板,01-02板,01-03板和01-04板分别设置63个水平度测量点位,05-01板,05-02板,05-03板和05-04板分别设置25个水平度测量点位,测量点具体位置参见图4。模拟件共设置16个内切半径测量点位,测量点具体位置参见图5。 3.1.3模拟件的工程经验 从顶部法兰预制模拟件的试验,可以分析出:顶法兰板的主焊缝焊接前和焊接后,水平度和内切半径受焊接影响变形较大。图6显示,主焊缝焊接后的水平度比焊接前的水平度平均增大了4.0mm6.0mm;图7显示,主焊缝焊接后的内切半径比焊接前的内切半径平均缩小了2.5mm。 3.21#顶法兰预制 3.2.1简化顶法兰设计 基于顶法兰预制模拟件的工程经验,当8条主焊缝焊接完成后,顶法兰焊接变形较大,其中水平度平均增大了4.0mm6.0mm,内切半径平均收缩了2.5mm左右。为了有效地控制主焊缝焊接引起的变形,WEC将原先的8块法兰板设计变更为4块板设计,如图8所示。法兰板的主焊缝数目减少到了4条,不仅有效地减小了法兰板的主焊缝焊接变形量,而且减少了焊接工作量,缩短了工期。 3.2.2零部件下料 顶法兰原材料采用厚度为44.5mm的ASTMA36,精加工区域总面积达到5.6m2。顶法兰组成构件,如图9所示。主要包括有4块厚度为44.5mm的顶法兰板,40块厚度为38.1mm的零件板、8块厚度为38.1mm的零件板和4块厚度为12.7mm的零件板。参见表2零部件的结构参数。 3.2.31#顶法兰测量控制点位 1#顶法兰01板,02板,03板和04板分别设置93个水平度测量点位,测量点具体位置参见图10。1#顶法兰共设置16个内切半径测量点位,测量点具体位置参见图11。 3.2.4优化和板焊接方案 考虑到法兰板之间主焊缝焊接后,再进行法兰板与零件板之间的焊接,将会对整个法兰变形产生重要影响,导致最终焊接完成后平面度和外观尺寸达不到机加工要求。因此,将4根零件板分割成长度为413mm,1362mm和413mm三部分。在法兰板的主焊缝焊接前,完成长度为1362mm的零件板与法兰板的焊接,主焊缝焊接后,再完成两段长度为413mm的零件板与法兰板的焊接。为了最大限度地降低因焊接零件板对法兰板的收缩变形影响,重新调整法兰结构的焊接顺序。首先焊接零件板,再焊接零件板,后进行法兰板之间的组对和焊接,最后再将其余4块跨焊缝的零件板与法兰板分段焊接。 在焊接法栏板背部的和零件板之前,首先对焊缝进行预热处理(预热温度低于200F)。法兰板的主焊缝焊接为4条焊缝同时施焊,预热温度控制在300F,焊道层见温度控制在550F。 3.2.51#顶法兰预制过程测量点数据分析 法兰板拼装及调整后的水平度为1.5mm,平均内切半径偏差为2.0mm,表明优化的和零件板焊接方案有效地控制了焊接变形。 考虑到主焊缝焊接后主焊缝位置会冷却收缩,因此在主焊缝焊接前,将法兰中心至板的内径调整为2593.0mm,提前预留焊缝收缩量2mm。 主焊缝处高温影响,焊接后的顶法兰面水平度比焊接前高了0.5mm1.0mm,内径收缩了2.03.0mm,满足顶部法兰预制技术要求。 图12/13为顶部法兰预制完成后,最终整体水平度和外型尺寸测量数据图。水平度控制在0.0mm5.0mm,内径偏差控制在-2.5mm1.0mm之间,满足反应堆腔室顶部法兰的预制技术要求。 4结论 )顶法兰预制模拟试验的8条主焊缝焊接后,内切半径冷却收缩量为2.0mm,给1#顶法兰预制提供了参考。 )简化了顶法兰的设计,主焊缝从8条减到4条,不仅减少了顶法兰的焊接变形量,而且减少了焊接工作量和预制工期。 )优化了和板焊接方案,将板的焊接拆分为三段,降低了焊接的变形量。 )结合顶法兰预制模拟件的工程经验,简化后的顶法兰设计方案和优化的、零件板焊接方案,总结出了一套切实可行的、成熟的顶法
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