安全殼鋼襯里

造一個這樣大的球形鋼殼，要用幾百噸鋼材。鋼材用得多還在其次，主要的困難在于焊接工藝不易達到要求。幾千塊鋼板，幾萬米焊縫，要做到一絲兒氣體也不漏，實在是很困難，而且還要防止焊接中鋼板變形。既然安全殼是一種工業(yè)建筑，為什么不能用鋼筋混凝土來造呢？60年代就為核電站建成了鋼筋混凝土的安全殼，里面敷上鋼襯里。式樣也從球彩演變?yōu)閳A柱形上接一個半球形的蓋，這樣便于澆灌。鋼筋混凝土殼厚達一米，用來承受壓力，而鋼襯里只用來保持密封，這樣，鋼板可以用得很薄，焊接時就比較容易達到氣密的要求了。

有時候由于要求更可靠的氣密性，在鋼襯里和混凝上殼之間留一層一米多厚的空氣隙，空氣隙內(nèi)的氣壓比周圍環(huán)境的大氣壓低一些，如果鋼殼發(fā)生泄漏，有放射性的氣體就漏入這空隙中，但是它不會再透過混凝土殼的裂縫漏到外面去，只能是外面的大氣漏入空隙中。漏入空隙中的有害氣體便可吸入專門的處理設(shè)備中加以處理，以除去有害的成份。

為了使混凝土安全殼更加堅固，大部分新建的核電站都采用預(yù)應(yīng)力混凝土安全殼。它的原理很像緊箍木桶的鐵箍的妙用。在混凝土里嵌進許多縱橫交錯的鋼絲繩，用巨大的螺旋機構(gòu)將鋼絲繩拉緊。這樣的安全殼十分可靠。每一股鋼絲繩都可以安裝測力的儀器，隨時檢查拉緊的情況，如果有哪一根松了，便及時重新擰緊。用這么多鋼絲繩捆緊的混凝土殼，不可能一下子崩開。要是損壞的話，總是先裂一條小縫，鋼絲繩的彈力就會把這條小縫擠合。這樣的建筑物，固然沒有窗，那么門有沒有呢？門當然是要有的，不然怎么進去呢？不過這門也是密封的，而且還是十分堅固的。2100433B

王建國、秦亞林等。2100433B

中國核工業(yè)華興建設(shè)有限公司、中廣核工程有限公司。

核電站鋼襯里壁板安裝自動焊施工工法適用范圍

《核電站鋼襯里壁板安裝自動焊施工工法》適用于壓水堆核電站安全殼鋼襯里壁板現(xiàn)場安裝施工，也可使用于中國三代核電站安全殼鋼襯里壁板現(xiàn)場安裝施工，以及其他類似核設(shè)施的鋼內(nèi)襯焊接施工。

核電站鋼襯里壁板安裝自動焊施工工法工藝原理

《核電站鋼襯里壁板安裝自動焊施工工法》所開發(fā)的雙重氣體保護的鎢極氬弧脈沖自動焊設(shè)備采用中心氣和保護氣雙重氣體噴嘴，通過適當?shù)臍怏w調(diào)節(jié)，使TIG電弧能夠高度壓縮，從而獲得較高的電弧能量、更大的焊接熔深、更多的熔敷金屬填充量。同時采用低頻脈沖焊技術(shù)，焊接時，通過對脈沖波形、脈沖電流和基值電流幅值、脈沖頻率和脈寬比的調(diào)節(jié)，可以精確控制焊接熱輸入，從而精確控制焊縫和焊接熱影響區(qū)的尺寸，保證焊縫質(zhì)量可靠穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)。因此，6毫米厚鋼襯里壁板對接焊，無需碳弧氣刨清根，正反各一道或兩道就可以滿足要求，同時焊接變形小，可靈活采用多種施焊順序。

針對鋼襯里壁板現(xiàn)場安裝組對實際情況，通過組對間隙工藝試驗確定組對間隙，并采用導(dǎo)向板來控制組對的間隙。在壁板焊接坡口一側(cè)安裝好柔性軌道，在柔性軌道上安裝好自動焊接小車，即可以按制定的焊接工藝參數(shù)進行現(xiàn)場自動焊接施工。

核電站鋼襯里壁板安裝自動焊施工工法施工工藝

• 工藝流程

《核電站鋼襯里壁板安裝自動焊施工工法》的施工工藝流程見圖1。

• 操作要點

《核電站鋼襯里壁板安裝自動焊施工工法》的操作要點如下：

一、施工前準備施工前準備工作主要如下；

1.由施工部門技術(shù)負責人組織，對相關(guān)的技術(shù)員、焊工、鉚工、電工、吊裝工進行施工前培訓(xùn)和安全技術(shù)交底。

2.對自動焊設(shè)備、柔性軌道等進行檢查，確保焊接電源運轉(zhuǎn)正常、焊接小車行走自如、柔性軌道平面度偏差不超過5毫米。

3.對立縫和環(huán)縫焊接操作平臺進行檢查，確保操作平臺與壁板連接鋼卡槽焊腳高度不小于4毫米。

4.對自動焊用焊絲、氬氣、鎢極等材料的領(lǐng)用出庫進行檢查，確保相關(guān)材料按照采購標準驗收合格。

5.施工前，按照《壓水堆核島機械部分設(shè)計與建造規(guī)程》RCC-M進行焊材驗收、自動焊環(huán)縫和立縫的焊接工藝評定并符合要求。

6.施工前，按照《民用核安全設(shè)備焊工焊接操作工資格管理規(guī)定》HAF603進行自動焊環(huán)縫和立縫的焊工考試并取得相應(yīng)焊接位置資格。

二、鋼襯里壁板吊裝

CPR1000反應(yīng)堆鋼襯里沿高度等分為12層，1~5層由沿周長等分的11塊壁板組成，6~12層由沿周長等分的9塊壁板組成，每層高度3777.5毫米。

每一塊壁板在其后環(huán)向加強角鋼上左右各開了兩個吊裝孔，現(xiàn)場采用塔吊進行壁板吊裝，每一層鋼襯里都留有一塊帶余量的加長板，鋼襯里安裝時以加長板作為最后進行安裝的一塊板為主要原則，以加長板相鄰的壁板為起點，按順時針或逆時針方向依次吊放就位，最后吊裝加長板。

在吊裝就位時通過導(dǎo)向板與下層壁板靠緊，和扶壁柱、眼鏡板共同將壁板固定就位好，確保壁板吊裝后不會有較大變形，見圖2。

三、焊接操作平臺安裝就位

焊接操作平臺為采用結(jié)構(gòu)用角鋼、圓鋼、花紋鋼板等加工而成的鋼構(gòu)架，分為環(huán)縫和立縫焊接操作平臺，見圖3和圖4，每一層由若干個相同單元組成，現(xiàn)場采用塔吊安裝就位，通過鋼卡槽和螺栓與壁板連接固定。安裝順序如下：

1.鋼襯里壁板吊裝前，應(yīng)先把壁板內(nèi)側(cè)環(huán)縫焊接操作平臺安裝好。

2.等所有一層壁板吊裝好后再把外側(cè)環(huán)縫焊接操作平臺安裝好，同時，可以安裝立縫焊接操作平臺。

四、鋼襯里壁板調(diào)節(jié)、組對就位鋼襯里壁板吊裝完成后，進行壁板調(diào)節(jié)、組對，操作要點如下；

1.采用全站儀架在核島中心點上，通過測鋼襯里半徑來檢查每一塊壁板的垂直度，采用揮鏈、千斤頂?shù)冗M行調(diào)節(jié)。

2.調(diào)節(jié)垂直度的過程中，同時進行立縫和環(huán)縫的組對工作，鋼襯里壁板組對要求較高∶坡口組對間隙0~3毫米、錯邊不超過1.5毫米。

3.采用手工TIG焊進行組對，采用導(dǎo)向板來控制組對間隙和錯邊。

4.先對收縮縫對面一張鋼襯里壁板的立縫進行組對打磨點焊，該段立縫組對好后，接著組對點焊已打磨處理好的相鄰的兩條環(huán)縫，以此類推，組對其他壁板的立、環(huán)縫立、環(huán)縫組對順序見圖5。

5.壁板坡口組對打磨好后，如果不立即施焊，需要用紙膠帶對坡口進行密封保護，可起到防銹、防止鐵屑等進入坡口的作用。

五、柔性軌道安裝就位

采用磁鐵和面板分離的可拆卸式的柔性軌道，安裝操作要點如下：

1.以焊接坡口邊緣線為基準線，離坡口邊緣線160毫米處劃線并安裝磁鐵，磁鐵間距300毫米。

2.磁鐵安裝完，用螺母將柔性面板和磁鐵上的螺桿連接上即完成了一根柔性軌道的安裝。

3.施工中采用至少兩根柔性軌道，當焊接小車行走在一根軌道上施焊時，就可以把另一根軌道安裝在焊接方向的前方，這樣就可以保證循環(huán)施焊，兩根軌道的連接處采用專用的連接小板以確保焊接小車在連接處行走自如。

六、焊前檢查

1.“試焊”檢査：把裝有自動焊絲的焊接小車卡在柔性軌道面板上，調(diào)節(jié)好雙層氣體流量，將遙控器面板上“試焊”按鈕按下，讓焊接小車行走并進行檢查，檢查內(nèi)容有：雙層氣體流量是否準確、小車焊槍頭擺動伸縮是否順暢、焊絲是否自動添加、脈沖參數(shù)是否選擇正確、焊接小車在軌道上是否行走順暢等。

2.對待焊坡口進行檢查：坡口的組對間隙和錯邊應(yīng)滿足要求，坡口附近20毫米范圍的鐵銹、油污、氧化物等進行機械打磨清理。

3.用溫濕度計檢查焊接區(qū)域環(huán)境的溫濕度，當溫濕度超出規(guī)范要求時，應(yīng)進行適當?shù)募訜岢凉瘛?

4.用風速計檢查焊接區(qū)域環(huán)境的風速，當風速過大時，應(yīng)采取防風措施或停止施焊。

七、自動焊實施

將焊接電源吊至焊接操作平臺上，把裝有自動焊絲的焊接小車卡在柔性軌道面板上即可以進行自動焊接工作。

1.焊接操作工藝：鋼襯里壁板組對好后，根據(jù)自動焊工藝評定以及焊接母材材質(zhì)、板厚、焊接位置等，選取設(shè)置合適的雙層氣體流量、自動焊焊接電流、電壓、焊接速度、脈沖頻率等工藝參數(shù)進行鋼襯里壁板焊接。

2.焊接順序：由于采用鎢極氬弧脈沖自動焊焊接熱輸入量少，電弧能量集中且挺度高，接頭熱影響區(qū)和變形小，因此，從一個方向連續(xù)焊接即可。具體焊接順序要求如下：

每層鋼襯里壁板預(yù)留一條立縫作為收縮縫，當收縮縫對面的立縫組對好后，即可以進行自動焊焊接，先焊接立縫，立縫焊接從收縮縫對面的壁板立縫開始兩邊對稱朝收縮縫方向焊接，環(huán)縫焊接同樣從收縮縫對面的壁板環(huán)縫開始兩邊對稱朝收縮縫方向焊接，立縫環(huán)縫焊接可交叉進行，兩條焊接完成的相鄰立縫間的環(huán)縫可按順序隨時進行焊接。當環(huán)縫焊接到收縮縫兩邊約1.5米處，放樣，切割收縮縫的余量，并組對同時施焊預(yù)留環(huán)縫和收縮縫，收縮立縫采用手工焊條電弧焊工藝，立、環(huán)縫焊接順序見圖5。

3.T字口的焊接：環(huán)縫和立縫交接處稱為T字口，先焊T字口處立縫，后焊環(huán)縫。由于采用鎢極氬弧脈沖自動焊焊接熱輸入量少，電孤能量集中且挺度高，接頭熱影響區(qū)和變形小，通過對自動焊起弧時間的設(shè)置，T字口處立縫焊接可從環(huán)、立縫交叉處偏向環(huán)縫下方一定位置處起弧向上焊接。T字口處環(huán)縫的焊接按照正常的自動焊環(huán)縫焊接即可，起弧和收弧要避開T字口。環(huán)縫焊接溶池完全熔化并填滿立縫起弧長度，與立縫交叉處自然圓滑過渡。

八、焊縫清理及無損檢測

鋼襯里壁板安裝自動焊結(jié)束后，對完工焊縫表面的氧化物、凹坑、焊瘤、咬邊、錯邊等進行適當機械打磨清理或修補，之后按照核I級焊縫無損檢驗要求進行相關(guān)的焊縫外觀檢查、真空盒密封性檢查、液體滲透檢驗和射線檢驗。

九、焊接工裝拆除、下一層壁板安裝

焊縫無損檢測合格后，即可以將焊接操作平臺、導(dǎo)向板等焊接工裝進行拆除，同時對焊接設(shè)備、柔性軌道等進行除污上油保養(yǎng)，準備下一層鋼襯里壁板的安裝。