| 标题 | 核电站上部堆内构件存放架安装阶段焊接变形控制 |
| 范文 | 卢其海 摘要：核电站上部堆内构件存放架安装精度要求高，焊接变形控制困难。本文介绍了堆内构件上部存放架安装过程中焊接变形的控制方法，通过改变坡口形式和焊接顺序，加强焊接过程中的监控和调整，有效控制了焊接变形。实践证明，该方法在实际的工程施工中是可行的。 关键词：上部堆内构件；存放架；支撑环；焊接变形；控制 1 概述 核电站上部堆内构件存放架安装在核岛反应堆厂房的核燃料换料水池内，在反应堆安装、换料及在役检修期间，用于存放上部堆内构件及其吊具；在反应堆运行期间，用于存放堆内构件吊具及压力容器密封面保护环。上部堆内构件存放架的安装质量不仅直接影响上部堆内构件等重要设备的存放安全，更关系到核电机组安全运行和在役检修工作的正常进行。 2 安装技术要求 上部堆内构件存放架由4根立柱、1个支撑环、3个导向柱、2个水平支承和3个密封面保护环支座组成。4根立柱下端固定在换料水池面上，立柱上端与支撑环固定；2个水平支承分别位于90°位置和203.5°位置，每个位置有上下两块支承板，通过焊接的方式把支撑环固定到换料水池墙壁上；3个密封面保护环支承座布置在支撑环上；3个导向柱组件通过其下端的法兰与支撑环上的导向柱固定板联接。 上部堆内构件存放架本体就位固定完成后，通过在立柱下法兰面和调整板之间插入薄垫片，调整4个支撑面 S1、S2、S3、S4的标高，确保4个支撑面的总水平度不大于0.2㎜。在后续水平支承的安装与焊接工作中，则要通过控制焊接变形使4个支撑面的总水平度维持在要求范围内，并保证墙板与土建预埋板的间隙为0㎜。 3 工艺试验及实施验证 （1）安装控制难点。上部堆内构件存放架的支撑环与水平支承为对接单面V形坡口，其中水平支承侧的坡口须根据安装实际情况现场加工。设计规定了水平支承两边的焊接顺序，即先焊接水平支承与墙板，再焊接支撑环与水平支承。据以往核电机组的安装施工经验，支撑环与水平支承的单面V形坡口设计，水平支承两侧焊缝的焊接顺序要求均不利于焊接变形控制，极易导致S面水平度和墙板与土建预埋板的间隙超差。如何控制水平支承的焊接变形，是保证上部堆内构件存放架安装质量要求的关键。 （2）工艺试验。选用与水平支承规格相同的两块不锈钢试板，加工坡口，坡口形式为双面V形，钝边厚度2㎜，坡口角度30°，在车间完成组对并焊接。焊接采用手工焊条电弧焊的方法，工艺参数根据已有的焊接工艺平定选择，电流80～115A，层间温度控制在150℃以下，不需进行热处理。焊接前，在试板两端和中间各取一组测量点。焊接时，上下侧焊缝交替焊接，每一焊道焊后均测量试板的变形量和收缩量并做好记录。焊接时注意平焊与仰焊的电流选择，以及层间温度的控制，自始至终保持试板的上下变形量尽可能相同。焊接完成后，收集整理记录的数据，得到结论：采用双面V形坡口，严格控制好上下侧焊缝的线能量输入，可以有效控制试板的变形；根据试板的收缩量大小，可初步计算出水平支承的加工余量。 （3）实施验证。先将支撑环侧的坡口加工成双V形，钝边厚度2㎜，坡口角度30°，并计算出其减少量，再结合试验数据计算得出的水平支承加工余量，加工水平支承侧的坡口。改变水平支承两侧焊缝的焊接顺序，先焊接水平支承与支撑环。焊接前，测量支撑环S面的水平度，将水平支承临时组对点焊在墙板上，组对间隙0㎜；用千斤顶推开支撑环，使支撑环与水平支承的间隙约为3㎜；测量支撑环S面水平度，组对点焊支撑环与水平支承；将水平支承与墙板的临时焊点打磨掉，测量支撑环S面水平度。在这个过程中，需保证支撑环S面水平度不超过0.35mm，若支撑环S面水平度超差，则通过立柱下法兰面和调整板间的垫片进行调整。做好收缩量测量标记点，根据支撑环S面水平度的实际情况，开始焊接。焊接时，90°位置和203.5°位置的焊缝交替焊接，同一焊缝上下两侧交替焊接。每焊接完成一层后测量S面水平度和焊缝收缩量，发现偏差随时通过焊接的方式进行调整。最终焊接完成后，测量S面水平度。焊接过程中，千斤顶需根据测量的S面水平度情况适当松开。水平支承与墙板的焊接。焊接前，根据水平支承与支撑环焊后测量的S面水平度，确定千斤顶推开支撑环的距离，使水平支承与墙板间隙约2㎜；测量S面水平度，组对点焊水平支承与墙板；测量S面水平度，根据S面水平度的实际情况决定先焊90°还是203.5°位置的焊缝，然后开始焊接。焊接时，90°位置和203.5°位置的焊缝交替焊接，同一焊缝上下两面交替焊接。每焊接完成一层后，测量S面水平度和墙板与预埋板间隙。最终焊接完成后，测量S面水平度和墙板与预埋板的间隙。焊接过程中，千斤顶需根据测量的S面水平度情况适当松开。焊接完成后，最终测得支撑环S面水平度为0.1mm，墙板与预埋板的间隙为0mm，满足上部堆内构件存放架安装的质量要求。 4 结语 上部堆内构件存放架安装阶段焊接变形控制的方法是：改变水平支承与支撑环的坡口形式，不同位置焊缝交替焊接，可降低局部焊接应力对支撑环水平度的影响；同一焊缝上下两侧交替施焊，使水平支承上下变形相抵消，进而有效控制支撑环S面水平度；調整水平支承两侧焊缝的焊接顺序，充分利用水平支承的加工余量与焊接收缩的相互抵消关系，减少水平方向应力对墙板的作用，控制墙板与预埋板的间隙。焊接过程中实时监测S面水平度和墙板与预埋板间的间隙，如有偏差应及时调整。实际应用证明，上部堆内构件存放架安装阶段焊接变形控制的方法是有效可行的，可为其他核电机组上部堆内构件存放架安装提供参考。 |
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