核岛工程

核岛工程（精选九篇）

核岛工程 篇1

1核岛压力管道类型介绍

按照压力等级,核岛压力管道可以划分成CL 2500等级管道、CL 1 500等级管道、CL 900等级管道、CL 400等级管道、CL 1 50等级管道、80PSI CW P等级管道、1 00PSI CW P等级管道、1 50PSI CW P等级管道、200PSI CW P等级管道、300PSI CW P等级管道以及一些特殊等级的压力管道。从类型上来看,核岛压力管道按照材质主要可以划分成三种,即不锈钢管道、碳钢管道和复合材料管道。具体来讲,则包含不含钼低碳不锈钢管道、含钼低碳不锈钢管道、碳素钢管道、碳钢衬里管道、钢塑复合管道、金属浸泡塑管和塑料管道等多种管道。

2核岛压力管道安装技术

1)管道支架安装。在压力管道安装的过程中,首先需要做好管道支架的安装。而采取第三代核电技术的核岛使用的管道支架共有五种,即锚固型支架、刚性支架、动态支撑、弹簧吊架和恒力吊架。其中,刚性支架包含铰接刚性支架、U型螺栓支架、焊接管卡和框型支架。在施工过程中,施工人员需要按照管道支架组装图纸进行管道支架的安装,并且需要将管道安装在等轴图的指定位置。安装的过程中,需要考虑到安装顺序,即先安装高的支架,然后再安装位置低的支架。针对管道支架密集的区域,则需要选择大口径、压力级别高和结构复杂的支架进行优先安装。如果需要在土建预埋板上进行支架焊接,还要预先进行膨胀螺栓的固定。针对可能对通行形成阻碍的支架,需要完成高位置支架和支架管段安装后,进行支架安装。需要注意的是,针对在管道上限位滑动的支架,需要在管段安装完成后进行支架的焊接固定。而完成第一阶段的安装后,需要做好管道支架安装工序检查,并且加强对支架行为公差、螺栓紧固力矩值、螺母安装质量等内容的检查。

2)管道及配件安装。核岛压力管道的安装通常都有特殊要求,不仅需要考虑管道的安装的上下顺序,还要考虑管道安装的里外顺序。通常的情况下,需要先进行大管的安装,然后再安装小管,并且需要确保管道安装顺序与特殊设计相适应。考虑到不锈钢管道的防污要求较高,需要尽量延后不锈钢管道的安装。针对走向复杂或结构复杂的管道,需要采取试装方法进行一定管线长度的试装。而管道的焊缝都是之前设计好的,所以不能随意更改。在管道焊接的过程中,需要根据管道焊接收缩确定管段的预留长[1]。在所有管段的焊口都已经焊接完成后,才可以将预留余长切除。完成管道焊接后,需要利用塑料薄膜将管道包裹起来。

3)管道压力试验。完成核岛压力管道安装后,需要按照试压回路进行管道系统的划分,然后开展严密性和强度试验。在开展水压试验时,需要关注试验压力是否符合A SM E IIIN D分卷中的要求,即确保系统安装后的水压试验压力不低于超压保护装置设计压力的1.25倍,并且需要确保试验压力不超过最高允许试验压力。在对除泵和阀门以外的系统组成部分进行试验压力检测时,则需要确保试验压力为设计压力或系统试验压力的3/4。同时,需要确保管道压力的升压过程符合程序要求,并且不允许在现场焊缝处刷油漆。完成试验后,需要确认管道焊缝、法兰、设备处是否出现泄漏或渗漏现象,并且检查管道是否出现永久性变形和轻微压降,以便对管道安装质量进行验收。

3核岛压力管道安装工程的管理方法

3.1管道安装的事前管理

想要确保压力管道安装工程的质量,还要做好管道安装的事前管理。具体来讲,就是先建立工程的质量保证体系和质量控制程序,然后进行工程项目的划分和质量目标分解。在工程项目划分阶段,需要制定工程质量计划,以便对不同工艺系统、不同核安全等级和不同施工表高层的管道安装质量进行控制。具体来讲,就是按照ASMEIIIN B NCND分卷标准的不同要求实现管道安装质量的分级控制。而针对非ASMEIII指定的管道,则可以按照ASME B31.1标准进行管道的设计、制造和检查,并且根据相应的内容进行各个级别管道的质量控制。完成工程项目划分后,需要按照工程设计要求、管道核等级、压力等级和施工工序分解质量控制目标[2]。在此基础上,就可以在工程施工前按照相关设计技术要求和质量控制目标做好工程施工人员、原材料和半成品等内容的控制。

3.2管道安装的事中管理

在工程施工的过程中,需要做好关键质量点的控制,并且做好管道安装质量的巡查监督。一方面,按照工程质量计划,可以在关键工序中进行停工待检点、见证点和记录审查点的设置,然后要求施工承包商在进行这些点施工时通知相关方,以便使管道安装的关键工序得到严格管理。

3.3管道安装的事后管理

完成压力管道安装后,需要做好工程质量的全面综合验收。具体来讲,就是根据设计图纸和工程施工技术规格进行管道实体的验收。在这一过程中,需要加强对拐点位置、管路中心线位置的管道及阀门状态的检查。同时,还要对在线部件安装等工程进行定性分析和定量检查。此外,还要对工程施工过程中形成的质量文件进行检查。完成上述内容确认后,才能对压力管道进行成品保护,并且将质量计划关闭。

4结论

总而言之,在核岛压力管道安装的过程中,还要清楚压力管道的类型,并且熟练掌握压力管道的安装技术,以便顺利完成核岛辅助管道的安装工作。在此基础上,还要做好压力管道工程的事前、事中和事后管理工作,以便使压力管道的安装质量得到保证。因此,相信本文对核岛压力管道安装技术及工程管理问题展开的研究,可以为相关工作的开展提供指导。

摘要：第三代核电技术的应用,使核岛的压力管道施工具有了种类多、分布广和工程量大等特点。基于这种认识,本文在介绍核岛压力管道类型的基础上,对核岛压力管道的安装技术和工程管理问题展开了研究,从而为关注这一话题的人们提供参考。

关键词：核岛,压力管道,安装技术,工程管理

参考文献

[1]冯建光.压力管道安装工程项目质量控制实施技术要点分析[J].河南科技,2015,09:120-121.

方家山现场核岛特种门安装经验总结 篇2

关键词：特种门安装；问题；经验总结

1 概述

由于核电站核岛厂房工艺特性，出入厂房内各个房间的门设计也有着不同的要求，有以防辐射屏蔽设计为主要特征的屏蔽门，也有保持房门内外压力差的气密门，还有组成防火区实体分隔屏障的防火门等。在设计上统一将这些具有特殊作用的门称为特种门。

特种门是核岛厂房内核安全重要物项之一，它的正确安装与否直接影响到门设计功能的正常发挥。自2011年项目陆续开展门安装施工以来，方家山核电项目特种门的安装相继出现了与电气、仪控、小型管道等安装物项发生干涉导致门无法安装或门无法正常开启/关闭的现象。据统计，自2012年7月始截止到2013年1月止，现场共安装了670樘特种门，其中有82樘出现了与安装物项发生冲突干涉问题，冲突的分布情况详见表1。

从表1可以看出，与门冲突最多的是电缆桥架、电气仪表箱和工艺小管，占比约为70%。干涉冲突问题的出现给所涉及房间的按期移交造成了影响。现对方家山特种门安装干涉冲突事件的处理进行总结分析，希望为今后类似项目的设计和施工提供经验，尽可能地避免和消除干涉冲突事件，为项目的顺利移交奠定基础。

2 特种门安装干涉冲突事件处理案例与分析

2.1占据门框安装空间导致门无法安装的事件

2.1.1 典型事件描述与处理

根据门框安装设计要求，在门洞的周边需预留100mm的门框安装尺寸。在安装1KX/2KX厂房+8.00m层6#、7#、9#、16#气密门时发现门框安装尺寸范围内已安装了电缆支架托盘、打了穿线孔，9#门右侧安装了一仪表，如图1所示。这些物项都占据了门框的安装位置，占据宽度30～50mm不等。

解决措施：①仅是穿孔影响的，为避免二次在墙体上移位开孔，采取了切割门框适应处理的方案。②仪表箱和电缆支架托盘占用安装位置的，由安装公司移开物项，保证门框的安装尺寸要求。

2.1.2 原因分析

此类干涉冲突事件占比最高。冲突所涉及的物项设计给的是布置指导图，具体的安装高度由安装单位根据现场实际情况作灵活调整。安装前相关单位或部门没有进行充分的沟通，确认相关物项安装的要求，安装物项先行施工造成冲突事实，也带来了不必要的返工损失。

2.2 与门体位置冲突事件

2.2.1 典型事件描述与处理

1LX厂房+15.5m层13#门，现场门已经安装就位后，门体开启范围内安装了一个IV M 1W6243C +17900电缆主托盘和支架，如图2所示；1LX厂房+5.00m层8#半气密门前消防管线位置位于门开启范围内，导致门无法开启闭合。

解决措施：①取消电缆主托盘IV M 1W6243C +17900和相应的托臂（即挡门托臂），增加IV M 1W 6141A +18000替代取消的电缆主托盘，对原托盘作移位处理。②消防管线调整管道弯头高度，移位支架避开门开启区域。

2.2.2 原因分析

电缆主桥架（托盘）与门体所发生干涉的次数约占总次数的10%，消防管线占比5%。此类问题产生的原因是专业设计图纸的不匹配。在这种情况下，需要对冲突安装物项的布置做局部调整，以保证门扇的正常开启及关闭。但这类的不匹配可以在安装前发现，而不应发生上述既定事实的事件，从而带来不必要的返工损失。

2.3 门体不能完全开启冲突事件

典型事件描述与处理：

门体不能完全开启的事件较多情况下发生在小管安装区域。它们与门体发生干涉的主要表现为：小管及其阀门的位置占用了门的安装范围，造成门无法安装；或是小管的支架型号过大，造成与其毗邻的门扇无法正常开启及关闭。如9NX厂房，+5.00m层，NC331/ND331过廊两侧小管及其支架影响了36#门的安装和开启角度，如图3所示；NB323/ NB322 58#门洞右侧墙脚上伸出的管道支架影响门的开启角度等。这类事件，都采取了将小管及其阀门移出门的安装范围，或是对影响门扇开启的小管支架进行切割的处理措施，来保证门的正常安装及开启/关闭需要。

小型工艺管道与门体所发生干涉的次数约占总次数的15%。本项目的小型工艺管道及其阀门、支架是由安装施工单位自行设计。出现此问题的原因是安装二次深化设计时，没有完全考虑到现场通道门的安装要求。在安装物项时，也没有事先对有门的区域物项安装位置需预留的位置空间进行核对就组织了施工，造成返工的事实，带来不必要的经济损失。

3 避免特种门干涉冲突事件的预防措施

通过方家山核电工程特种门干涉冲突事件的分析，综合起来发生此类问题的主要原因在于事先土建与安装专业的沟通不到位，施工组织的不合理，因此造成了现场干涉冲突的事实。而要处理这类问题，需要大量的拆除并重新安装电缆主次桥架（托盘）、电气仪表箱、照明线管和工艺小管，并对电缆桥架的吊柱和工艺小管的支架进行切割。这不仅造成了工程返工拖延工期，也造成了明显的材料浪费。为此，在以后的工程设计及施工过程中，为尽量避免电气、仪控、小型管道等安装物项与门体发生干涉，应充分重视事前的控制。建议应做好如下预防措施：

①核岛厂房在每层的钢筋混凝土工程完成后，土建专业应对所有门洞尤其是特种门洞做出明显的禁止物项安装区域标记，避免电缆次桥架（托盘）、电器仪表箱、工艺小管等物项安装时不知要求而占用了门框的安装范围。

②安装物项的布置设计尽可能地周全系统地考虑，对门洞边的安装物项应尽可能给出设计定位尺寸和最低标高，从设计的角度加以规定，减少随意施工现象。

③做好施工组织统筹安排，协调安装与土建专业的穿插施工，明确穿插施工的原则和注意事项。实施过程中做好跟踪检查工作，及时发现和解决干涉冲突问题，尽可能避免既成事实返工事件，将因干涉冲突的损失降至最低。

4 结束语

核岛特种门的安装是一个相对漫长的过程。在此过程中，各专业的穿插施工十分频繁，加之核电工艺和核安全要求的复杂性，不可避免地带来安装物项与门的干涉冲突问题。解决这类部门的最好方法就是预防为主，加强各专业图纸的相互核对，加强各专业施工的协调组织，加强过程中的跟踪检查都不失为好的措施。切实做好这些措施不仅可以避免经济上的损失，更重要的意义是可以真实地反映出工程总承包协调管理的水平，真正地体现项目管理出效益。

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核岛工程 篇3

通风主要工作内容包括:工作包内风管、风管支架的预制、安装，风管在线部件、贯穿件的安装，空气导流板及其支架的安装，通风设备的安装。保温主要工作内容包括:工作包内有保温要求的风管、工艺管道、仪表管、在线部件、设备及其支架的保温的预制、安装。防腐主要工作内容包括:工作包内管道、在线部件、支架、钢结构、设备、预制罐及其附件的表面处理、油漆，现场的补漆，以及工作包内不锈钢焊缝及不锈钢锈蚀部位的表面处理、酸洗钝化等。现根据AP1000核岛安装工程通风保温防腐主要工作内容，从AP1000通风保温防腐施工特点，分析AP1000核岛安装工程通风保温防腐车间的规划。

1 车间规划

车间规划，是核岛安装工程前期临建的一个重要工作内容。车间规划，需要加强车间建设分析，注重逆向返溯，强化车间规划与实体安装工程的关联性，明确施工内容、施工质量要求和施工进度。根据通风保温防腐的主要工作内容、工程量及工程施工计划，分析实现相关工作，保证施工质量和进度应具备的条件。根据预制、表面处理、油漆、酸洗钝化等工作需要，需考虑通风保温预制车间、喷砂防腐车间及酸洗车间的规划。

1.1 通风保温车间规划

1.1.1 AP1000通风施工特点

1)AP1000通风风管主要以镀锌风管和不锈钢风管为主(包括咬口和焊接)，其工程量、材质、规格与以往核电存在差异，且焊接风管工程量比以往有所增加;

2)以往碳钢风管的制作是采用碳钢板焊接后进行喷砂防腐处理，除部分室外风管(使用热浸镀锌)，基本很少使用镀锌碳钢风管，而AP1000除不锈钢风管和镀锌咬口风管外，都以镀锌碳钢风管为主;

3)以往通风支架都是由碳钢型材焊接成型后进行喷砂防腐处理为主，而AP1000的支架都以镀锌碳钢支架为主;

4)AP1000核电中镀锌风管及支架成型，主要以购买成品镀锌板材、型材为主，然后进行切割、打磨、焊接、补富锌漆;

5)以往核电中，通风支架多数情况下，在预制车间基本成型，运输到现场之后，用膨胀螺栓固定，AP1000通风支架存在大量现场焊接固定;

6)在以往核电中，穿墙或楼板的通风管道是与其连接的管道一起安装的，而且其材质、厚度与连接风管也是相同的，在AP1000的穿墙或楼板部分，是通过通风贯穿件连接，通风贯穿件提前预埋安装，厚度远大于风管，如镀锌通风贯穿件板厚为8 mm;

7)空气导流板与以往施工存在不同，以往核电中未存在空气导流板的安装工作。

1.1.2 保温施工特点

保温施工工艺与以往核电大致相同，包括永久性保温、单壁可拆保温、双壁可拆保温盒，但需要关注AP1000的保温施工周期和工程量的情况。

1)可拆卸保温是保温专业的一个重难点，需要充分考虑车间的配置，需要根据以往保温经验合理规划;

2)充分考虑车间的生产能力裕量，过去存在由于保温结构图中没有说明需要在役检查，造成大量焊缝、辅助设备在役检查的时候，需要把已保温好的设备拆开，以及现场存在部分安装好的保温外壳被损坏，需要重新保温，增加实际保温工作量，另外对于主设备、主管道保温，虽然双壁可拆保温盒属于甲供材料，但可能存在保温盒供货不及时，部分主设备及管道需要做临时保温等;

3)AP1000模块化施工与以往施工模式存在一定的差异，需要充分考虑保温施工周期和工程量的改变。

1.1.3 通风保温车间规划分析

1)由于AP1000通风施工与以往核电存在差异，因此在车间规划中，不可盲目借鉴行业内其他项目经验，需要结合AP1000施工特点，工程量，工作内容组成部分，以及工程计划，进行重新评估规划;2)焊接风管工程量有所增加，需要根据具体的工程量并结合行业内焊接的施工效率，配置相应的焊接设备数量，确保焊接工作的顺利进行;3)镀锌碳钢与不锈钢预制区域的空间隔离，避免因空气流动使镀锌碳钢切割、打磨、焊接过程中产生的碳钢粉尘对不锈钢造成污染;4)分析工程涉及材料的材质、规格，根据施工工艺合理配置车间设备，以确保车间施工需求，同时充分考虑车间材料运输、周转的渠道及工具;5)配置的生产设备不可盲目求大，需要在有利于确保人员施工安全的基础上进行选择;6)根据施工计划及工程量获得通风生产曲线和保温生产曲线，分析二者施工交叉情况，合理规划通风保温车间规模及设备配置数量，或通过工程量和施工安装高峰期的计算方式，获得高峰期平均每月车间需要完成的工程量，以此来确定车间规划规模。

1.2 喷砂防腐车间

1.2.1 喷砂防腐施工特点

由于AP1000工程上材质的改变，防腐工艺的改变，喷砂防腐量与以往核电工程存在差异，需要针对AP1000工程，重新评估AP1000项目需现场进行喷砂防腐工程量。充分考虑需要喷砂防腐作业管道、管道支架、通风、电气、仪表、机械型材、现场预制灌附属结构等的工程量。

1.2.2 喷砂防腐车间规划分析

1)在不影响进度、质量、成本的情况下，又能满足喷砂油漆作业需求的同时，也可以积极寻找合格服务供方，首先可以考虑进行外委;

2)根据施工计划及喷砂防腐工程量获得喷砂油漆生产曲线，或根据现场需喷砂防腐工程总量，结合工程施工进度计划，并结合现场实际施工情况，以安装高峰期为施工周期，获得高峰期每个月平均喷砂防腐工程量，根据高峰期每个月平均喷砂防腐工程量来规划车间生产能力，以此来确定车间规划规模;

3)新项目，存在工程量、施工计划改变、施工材质、工艺流程等的改变，使得通风喷砂防腐量改变，车间规划要结合实际喷砂防腐需求，同时还要考虑车间是否需要配置新工艺，以满足施工需求;

4)需要结合AP1000核岛涂层防护技术相关要求，预选核岛安装工程使用涂料，根据涂料产品使用说明及涂料对表面处理要求情况等进行规划车间生产能力，正确选用喷砂设备，以确保喷砂质量达到要求，发挥涂层防护的最佳效能;

5)需要根据施工进度和喷砂防腐的量及行业施工效率，对喷砂防腐车间进行规划，配置合理的设备，建设基于满足涂层防护技术要求、施工进度的喷砂防腐车间;

6)提前对喷砂设备进行调研，分析抛丸机及循环可回收喷砂机的配置，喷砂效率、喷砂质量(粗糙度及表面处理等级);

7)根据施工进度及外界环境因素，考虑油漆房、油漆烘干室的配置;

8)充分考虑车间的运输方式和周转渠道，包括轨道、行吊等，确保施工的流畅性;

9)喷砂防腐车间通风:喷砂过程中会产生大量的粉尘，喷漆过程中会产生大量的浮漆，且涂料存在易燃易爆的特性，在车间自然通风的基础上，必要时需要考虑局部喷砂车间除尘和防腐车间防爆通风;

10)现阶段使用的AP1000涂料都相对昂贵，在车间规划时，需要充分考虑涂料的利用率，寻求性价比高的喷涂工艺。

1.3 酸洗车间

1.3.1 酸洗施工特点

1)AP1000现场进行酸洗的物项主要是不锈钢管道、不锈钢风管及结构模块双相不锈钢等不锈钢物项酸洗;

2)现场酸洗可分为酸洗钝化膏法和酸洗液浸泡法两种酸洗方式;

3)AP1000不锈钢酸洗的量，与以往核电存在差异。

1.3.2 酸洗车间规划分析

1)需要评估酸洗量，根据不锈钢管道、不锈钢风管、结构模块不锈钢等不锈钢物项工程量，结合相关技术规格书对不锈钢清洁度及不锈钢酸洗的要求等评估需要酸洗的量，并确定酸洗方式，区分采用酸洗钝化膏法及酸洗液浸泡法酸洗的工程量;

2)根据不锈钢酸洗的量，并结合周边酸洗合格供方情况，综合考虑施工进度、成本、质量等问题，考虑AP1000酸洗钝化车间的规划;

3)酸洗车间规划，需要选择合适的酸洗槽，合理布置、规划，确保酸洗物项运输和周转的渠道、空间;

4)酸洗车间:酸洗过程中会产生有害气体，且酸洗液存在挥发，在车间自然通风的基础上，必要时需考虑局部机械通风;

5)车间地坪，由于酸洗车间存在酸碱性，且施工环境相对潮湿，地坪需要防酸碱腐蚀、起皮，根据实际需要还应保证具备一定的耐磨、耐冲击性、附着力、防尘、洁净、防静电、防滑等性能，为满足使用需求，必要时可进行油漆工艺评定。

小结:车间的规划，需要建立在熟悉施工内容、工程量和工程施工计划的基础上，以确保车间规划能满足工程施工需求。AP1000核岛通风保温防腐车间规划，需要根据AP1000核电工程上使用材质的变化、工程量的变化、施工工期变化情况等，分析喷砂防腐量的改变，镀锌量的改变，酸洗量的改变，咬口风管及焊接风管量的改变，从AP1000施工需求的角度出发，重新评估通风保温车间、喷砂防腐车间、酸洗车间所应具备的生产能力。对于一些现场设计，例如，通风除尘系统的设计，为了使车间通风排烟除尘系统设计一次性达到理想的效果，给职工提供一个良好的施工环境，我们对车间的通风除尘可以只做一个初步的规划，然后委托相关设计单位出图，以保证车间通风效果，保障职工的施工环境和身心健康，也有利于指导车间施工和后期的结算，同时保障设计符合规范。

2 结语

车间规划工作是确保AP1000核岛安装工程施工质量和进度的基础，在车间建设前期，需要对车间建设进行分析、调研，需要充分考虑核岛安装工程的施工内容、工程量和工程施工计划，确保车间规划有据可依，确保施工过程中，设备生产质量和生产效率满足安装工程对质量和进度的要求。

摘要：根据AP1000核导安装工程通风保温防腐主要工作内容,从AP1000核岛安装工程通风保温防腐施工特点入手,对AP1000核岛安装工程通风保温防腐车间规划进行了分析,以期指导实践。

核岛工程 篇4

摘要：针对我国核岛厂房建设尚没有采用桩基础的现状，以某拟建核电厂嵌岩桩加固后的软土地基为研究对象，采用滑面应力法确定地基天然承载力，采用等效线性法描述近场地基非线性特征，粘性人工边界模拟辐射阻尼效应及考虑桩土效应影响的节点耦合，建立了桩-土-结构动力相互作用模型，并通过有限元分析计算得到静力、地震作用下桩体内力分布，给出满足抗震承载力要求的配筋方案。研究结果可为类似条件下的核岛厂房软土地基处理方案的抗震设计提供借鉴与参考。

关键词：软土地基；嵌岩桩；抗震承载力；桩-土-结构动力相互作用模型；核岛厂房

中图分类号：TV431 文献标识码：A 文章编号：1000-0666（2016）01-0015-07

0 引言

核电作为一种安全、清洁且经济高效的新型能源，为我国解决能源缺口和环境问题提供了一条重要途径（郭勇，郑砚国，2008；叶奇蓁，2012）。随着我国核电的快速发展，沿海地区符合核电厂标准设计的厂址资源日益减少，导致新建核电厂的选址往往无法规避软土地基，而软土地基的天然承载力又不能满足核电厂房的建设要求，需要对地基进行加固处理。我国已建核电厂多位于硬质岩质地基，尚没有核岛厂房采用桩基础的先例。同时，土体在强震作用下复杂的非线性特征使动力分析变得更加困难，因此建立合理高效的桩-土-结构动力相互作用计算模型，并在此基础上开展对软土地基及其地基处理后抗震承载力的研究是十分必要且有意义的。

目前，嵌岩桩因承载力大、沉降小、抗震性能好、施工工艺成熟等优点被广泛用于地基加固工程中，其承载力的确定一方面可采用理论公式法、经验公式法及现场试验法等，但这些方法在可靠性、经济性等方面存在诸多限制（黄锋等，1998）；另一方面可借助数值分析，在准确给出土体内部应力场和位移场分布情况的基础上，通过增量有限元或滑面应力分析等方法确定其极限承载力。其中，建立合理的桩-土-结构动力相互作用计算模型是保证数值模拟可靠性的前提。卢华喜等（2007）在桩土动力分析二维接触模型的研究中，考虑了桩-土-结构相互作用及土体的非线性，但底部设计使用刚性边界，未能消除无限阻尼辐射效应的影响；王满生等（2005）为解决桩土动力相互作用中部分能量耗散问题，将阻尼成分加入现有Goodman接触单元，并采用粘弹性人工边界模拟土体边界，但忽略了土体的非线性影响。上述研究都未能很好的解决土体的非线性特性、无限地基辐射阻尼效应等问题。

为解决上述问题，本文以国内某沿海核电的软土地基为研究对象，在通过有限元法验证天然地基无法满足抗震承载力要求的情况下，建立可全面考虑桩-土-结构相互作用、地基土的非线性及无限地基辐射阻尼效应影响的核岛厂房地震响应计算模型，并基于此模型，对处理后核岛地基的抗震承载力进行评价。

1 天然地基承载力确定方法

采用滑面应力分析法确定天然地基承载力。该方法首先通过有限元方法得到计算域内土体真实的应力场分布，采用插值方法得到给定滑动面上的应力值，按照安全系数的定义公式计算沿滑动面的安全系数，并采用优化算法进行最小安全系数及相应滑动面的搜索，通过确定安全系数是否趋近于1.0来判断土体结构是否达到极限状态，同时求解极限承载力（赵杰，2006）。

对于平面应变问题，假设土体所构成的平面区域为S，并且已知S内土体的应力分布，如图1所示。土体的抗剪强度采用摩尔一库仑公式计算，即式中，σ_n为曲线上一点土体的法向应力，φ是土体的有效内摩擦角，c是有效粘聚力。令l为S内的任意一条曲线，用y=y（z）表示，土体沿曲线Z的滑动稳定安全系数定义为式中，r为沿曲线任意一点的剪应力，τ_f为沿曲线任意一点的抗剪强度。

2 桩-土-结构动力相互作用计算模型

2.1 桩-土动力相互作用的模拟

为有效模拟桩体的几何位置与界面特性，反映桩-土间的动力相互作用，土体单元与桩单元的接触采用共节点但材料性质不同的连续介质模型来模拟，结构动力响应采用拟三维分析。较之于真三维分析，具有更高的计算精度和效率，并且在国际上也有着成熟应用经验，如日本的大岛快仁和宇高竹和（2008）已将拟三维动力分析应用于核电站等建筑物的抗震以及稳定性评价中。

2.2 土体非线性特性的模拟

土体具有复杂的非线性特征，且地震动越大、非线性特性越明显。鉴于传统的非线性时程分析方法计算复杂、费时长及分析参数多等限制，采用等价线性法不但可以近似考虑土体在地震作用下的复杂非线性变化，同时也极大地提高了计算效率。等价线性法的实现途径为：在计算开始时输入各地层的剪切模量G和阻尼比D，及初始值G₀和₀，使用G₀和D₀进行线弹性分析，计算各地层的剪切应变γ时程变化，并得到等效剪应变γ_el，如图2所示。取γ_el对应的G₀和D₀重新进行线弹性时程分析，再次获得各地层的剪切应变时程曲线。利用迭代手段使用第n回的G_n-1、D_n-1计算获得的γ_en对应的G_n、D_n之间的误差在容许误差范围之内，通常经过5次迭代即可使精度满足要求（李建波等，2014）。等效线性法计算流程如图3所示。

2.3 无限地基的模拟

在地基计算区域的外边界处施加粘性人工边界来反映远场地基的辐射阻尼影响，是地基无限域动力模型采用的通用方式之一。粘性边界是由Lysmer和Kuhlemeyer（1969）提出的一种人工边界，主要思想是通过一系列布置在边界上的阻尼器来吸收外边界反射波波动能量，达到模拟波动在人工边界上透射的效果，如图4所示。同时施加等效荷载力P以满足边界应力条件，人工边界的法向和剪切应力的计算公式为

3 工程概况

某沿海核电采用APl000机组，厂址地层上部为第四系全新统海陆交互相沉积层，土体主要为粉质粘土，局部有粉砂和粉土，揭露厚度在32.9～60.5m，共分为7层；覆盖层下部为第四系更新统玄武岩和火山堆积岩，平均揭露厚度达60m，且分布较连续。岩土体力学参数取值如表1所示，由试验得到的各类土体动剪切模量比和阻尼比随剪应变的变化规律如图5所示。

核岛厂房包括屏蔽厂房、安全壳内部结构及各类辅助厂房等，总设计荷载1243100kN，筏基底板面积为2952.38m²，厚度为1.8m，基底高程为-5.29m。厂房结构采用集中质量单元与梁单元相结合的形式模拟，并分别沿筏板长度（78m）方向和宽度（53m）方向进行简化，形成X-Z、Y-Z两个平面模型，如图6所示。地基模型边界自筏基底板左右两侧各向外延伸117m，深度方向取51m；嵌岩桩采用C30混凝土，桩长39.6m，桩径1.5m，水平间距3.95m，有限元模型如图7所示。

根据厂址地震安评报告，核岛厂房结构所受地面运动的水平X向、水平Y向和竖直Z向峰值加速度分别为0.30g、0.29g及0.30g，地震动持时为25s，时间步长0.01s，X、Y及Z向加速度时程如图8所示。

4 抗震承载力分析

4.1 天然地基抗震承载力

仅在上部结构自重作用下，以增量有限元法得到的土体极限承载力为615kPa，此时滑面应力分析所求得安全系数为1.01，图9给出了X-Z、Y-Z两个平面的最危险滑动面位置。从图10的地基安全系数时程曲线中可以看出，在设计荷载作用下天然地基的动力安全系数在多个时刻均小于1，其动力安全系数最小值为0.63，最小平均安全系数为0.98，平均安全系数为1.58，故天然地基的抗震承载力未能满足设计要求，需要对其进行加固处理。

4.2 桩基抗震承载力

图11给出了X-Z、Y-Z平面静力、地震作用下的嵌岩桩桩身内力图，并将桩身内力最大值汇总于表2，从表中可以看出：

（1）结合《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）中的相关规定可以得到，单桩极限承载力约为15162.1kN，远大于静力作用下5451kN和地震作用下3430kN的桩身轴力，故桩身竖向承载力有着较高的安全裕度。

（2）桩身所受剪力在土层的刚度变化处，即软土一基岩分界处达到最大值；所受弯矩在桩顶处达到最大值。

（3）相比于地震作用下桩身所受到的弯矩和剪力，静力作用下的弯矩和剪力值可以忽略不计，故地震荷载应作为控制荷载指导截面配筋设计。

4.3 桩基配筋方案

以地震荷载作为设计控制荷载，结合《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）的规定，按圆形截面受弯构件的正截面承载力进行配筋设计，综合给出的嵌岩桩配筋方案为：φ32@150mm，配筋率为1.43%，配筋图如图12所示；经校核，配筋方案满足偏心受压、弯功能。

5 结语

针对我国核电尚无桩基础案例的现状，本文以国内某核电软土地基和桩基础为研究对象，通过有限元计算分析得到如下结论：

（1）通过增量有限元计算及滑面应力分析结果，厂址天然地基的静承载力满足核岛设计荷载要求，但抗震承载力不足；

（2）在进行桩基抗震承载力分析时，采用等效线性法描述土体材料非线性特征，粘性人工边界模拟辐射阻尼效应，节点耦合考虑桩土效应影响，结果证明是可行且合理的；

核岛工程 篇5

关键词：核岛负挖,爆破控制,监测点,危害效应

CAP1400 示范工程作为《国家科学和技术中长期发展规划纲要 ( 2006—2020 年) 》明确的16 个重大科技专项之一, 对国家能源结构调整和建设核电强国具有重要深远意义[1]。CAP1400 示范工程核岛负挖主要采用爆破开挖的方式进行, 由于爆破开挖过程中引起的爆炸应力波可能造成基岩、新浇混凝土及周边建 ( 构) 筑物不同程度的损伤, 影响工程安全, 必须对爆破开挖进行必要的控制。为有效控制爆破危害效应的影响, 故对爆破作业产生的爆破振动、噪声和冲击波等进行监测。

1 爆破控制标准

1) 基岩的爆破振动控制标准。距爆破中心37 m处质点峰值速度 ( PPV) 不允许超过50 mm/s。距离开挖边界小于4 m或基岩开挖底部小于2 m时, 距爆破中心37 m处的质点振动峰值速度 ( PPV) 不允许超过25 mm/s。质点峰值速度 ( PPV) 取三个正交方向中的最大速度; 且应该在基岩、稳定的覆盖层或固定基础上测量。

2) 新浇混凝土的爆破振动控制标准。当爆破在现场大体积新浇混凝土从初凝到28 d内任意时候进行时, 新浇混凝土处的质点峰值安全允许速度 ( PPV) 见表1[2]。

3) 临近建筑物的爆破振动控制标准。对于临近建筑物, 质点峰值安全允许速度 ( PPV) 见表2[2]。

4) 空气过压监测的控制标准。广义上讲, 爆破造成的空气过压主要包括空气冲击波超压以及爆破突发噪声两个部分。爆破空气冲击波超压的安全允许标准为[2]: 对人员为0. 02 × 105Pa; 对于建筑物, 根据受保护对象, 参照建筑物的破坏程度与超压的关系表确定允许标准, 如表3 所示。

爆破作业噪声控制标准为: 在最近村庄和居民区的爆炸噪声应小于120 d B。

5) 杂散电流监测的控制标准。对于采用普通电雷管电力起爆网络的爆破施工, 场区的杂散电流值不得大于30 m A。

2 爆破测点布置

2. 1 监测点的构成

在爆破区域周围, 至少使用3 台可用和经校准的测振仪, 监测和记录振动、噪声, 能够数字化存储和记录数据。结合多个相关核电工程的监测经验, 本次监测工作的爆破振动、噪声监测点, 其构成如图1 所示。

2. 2 监测点的布置

根据爆破振动监测的技术要求, 以及基岩爆破振动安全标准, 本次监测工作的监测点主要包括基岩、新浇大体积混凝土和结构及设施等三类, 具体布置原则如图2 所示。

3 爆破监测结果及分析

3. 1 测试系统选择

目前广泛应用的爆破振动监测系统主要包括两种类型: 自记仪系统和海量数据数字记录系统。鉴于负挖爆区位置、开挖区形貌是动态变化性, 爆破监测主要采用智能自动记录测试系统进行监测, 并根据现场情况辅以海量数据数字记录系统进行监测。

3. 2 爆破测试数据处理

振动数据处理采用与TC-4850 爆破振动自记仪配套的软件Blasting vibration analysis和Vib’SYS数值振动信号采集分析系统。Vib’SYS软件可以根据数据标定文件快速准确地进行数据转换, 确定速度的峰值 ( 见图3) , 并通过快速傅立叶变换求出频率 ( 见图4) [3,4]。

冲击波和噪声数据处理采用与动态信号分析仪相对应的软件BR-mini和Vib’SYS数值振动信号采集分析系统, Vib’SYS软件可以根据数据标定文件快速准确地进行数据转换, 确定冲击波压强的峰值 ( 见图5) 以及噪声的峰值 ( 见图6) 。

3. 3 爆破监测结果分析

1) 37 m基岩振动速度监测结果 ( 控制阈值为2. 5 cm / s) 分析。表4 为核岛负挖爆破施工 ( 共52 次) 基岩振动监测结果统计表 ( 控制阈值为2. 5 cm/s) 。其振动速度监测结果表明: 距爆区37 m基岩处爆破振动实测速度值范围为0. 18 cm / s ~ 2. 47 cm / s, 为安全阈值的7. 2% ~ 98. 8% , 频率范围为10. 87 Hz ~ 71. 43 Hz。

2) 37 m基岩振动速度监测结果 ( 控制阈值为5. 0 cm / s) 分析。表5 为核岛负挖爆破施工 ( 共24 次) 基岩振动监测结果统计表 ( 控制阈值为5 cm/s) 。监测结果表明, 距爆区37 m基岩处爆破振动实测速度值范围为0. 54 cm/s ~ 4. 96 cm/s, 为安全阈值的10. 8% ~ 99. 2% , 频率范围为8. 77 Hz ~ 71. 43 Hz。

3) 冲击波和噪声监测结果分析。表6 为核岛负挖爆破施工冲击波和噪声监测结果统计表。监测结果表明: 近处37 m实测冲击波范围为0. 023 k Pa ~ 1. 25 k Pa, 小于爆破空气冲击波超压人员安全允许标准2 k Pa; 噪声范围为62. 0 d B ( A) ~ 83. 1 d B ( A) , 小于爆破作业噪声控制标准120 d B。上述监测数据均是距爆源较近处 ( 27 m ~ 37 m) 测得, 在爆破实施过程中, 均采取了人员警戒, 警戒范围为300 m, 因此当在警戒范围300 m以外时, 冲击波和噪声远小于上述实测值, 基本无冲击波和噪声感应, 冲击波和噪声不会对人员造成影响。

4 结论

通过对CAP1400 示范工程核岛负挖76 次爆破施工进行同步跟踪监测, 经过对监测结果的分析可以得知: 1) 核岛负挖爆破所有爆破振动速度均未超过控制参数, 37 m实测冲击波小于爆破空气冲击波超压人员安全允许标准, 噪声小于爆破作业噪声控制标准。2) 爆破实施过程中人员警戒范围为300 m, 冲击波和噪声远小于实测值, 基本无冲击波和噪声感应, 冲击波和噪声不会对人员造成影响。3) 严格审核爆破设计, 加强过程管控, 并对爆破危害效应进行实时监测, 将监测结果及时反馈从而优化爆破参数, 可以有效控制爆破危害效应。

参考文献

[1]邵光强, 王平春.CAP1400核电工程HSE管理体系建设与运行分析[J].中国安全生产科学技术, 2013, 9 (7) :184.

[2]GB 6722—2003, 爆破安全规程[S].

[3]张世雄, 胡建华, 阳生权, 等.地下工程爆破振动监测与分析[J].爆破, 2001, 18 (2) :51.

核岛工程 篇6

目前国内在建的四台AP1000核电机组属于是国家核电依托化项目,AP1000是美国西屋公司的具有非能动特征的第三代核电站。中国将通过依托项目的建设,逐步掌握三代核电工程设计和设备制造技术,建立健全核电技术标准体系,形成自主开发和建设中国品牌三代核电站的能力,使民族核电技术尽快达到世界先进水平。在核电厂建设中管道安装是其重要的关键环节,将影响到核电厂的调试和运行安全[1]。

1 核岛系统和底板预埋管道和CA20泄漏管道所涉及的系统设计概况

AP1000核岛底板为钢筋砼大体积筏板基础,反应堆厂房基础三面潜入辅助厂房中,平面形状为多边形,基础长为78.03 m,底板厚1.829 m,面积3 015 m2。其中以反应堆厂房圆心为中心的正十六边形内切圆半径为11.582 m,正十六边形厚度为1.219 m,基础砼4 982 m3。典型的AP1000底板如图1。

CA20是AP1000先进核电厂中最大的结构模块,其外型尺寸长为20.5 m,宽为14.2 m,高为20.7 m,由18个房间组成,典型的CA20模块图如下图2所示。

底板预埋管道涉及两个系统,即放射性废水系统WRS(Radioactive Waste System)和WWS(Waste Water System)废液系统,CA20泄漏管只涉及WRS系统,以下将简要介绍WRS和WWS系统。

WRS系统是收集带有放射性的废液,设计压力为101.33 k Pa,设计温度为150°F(66℃),材料为不锈钢,引用标准ASTM A-312 TP304L。WRS系统负责从核辅助厂房、附属厂房和放射性废物厂房的放射性控制区域收集地面和设备疏水。收集的疏水最终排往WLS(放射性废液系统)进行工艺处理和排放。

WWS系统是收集非放射性的废水,设计压力为大气压101.33 k Pa,设计温度为150°F(66℃),材料为不锈钢,引用标准ASTM A-312 TP304L,WWS用于收集来自核岛范围内非放射性厂房区域的设备和地面疏水。废水最终排至常规岛厂房的废水系统进行处理和排放。

2 管道安装特点

核岛地板WRS和WWS系统管道一共长287 m,管径有2'、3'、4'、6',地漏和清扫口工37个,该两个系统管道通过管支架支撑在核岛底板EL.60'6''的垫层之上,管线整体位于底板1层~3层钢筋之中,尤其地漏安装在地板顶标高EL.66'6''的位置,管道支架通过膨胀螺栓固定在底板垫层上,整个管道、管件、支架、地漏与管道连接的设备模块(如KB10,KB13),施工难度大,土建与安装施工交叉多。EPC总包公司的设计管理部(以下简称设计管理部)确保承包商已经收到西屋发布的最新管道轴测图和技术规格书以及相关的设计变更(E&DCR),承包商根据设计院的图纸转化成二次转化图,并提交设计管理部审批,在管道转化图审批完后,技术规格书熟悉完毕,相关的材料人力,机具准备好后即开始进行相关的安装活动,安装顺序为:管道安装坐标放线,管支架安装(焊接),管道安装,管道焊接,管道与设备、地漏连接,管道试验,成品保护,施工记录及检查,其中根据西屋技术规格书的要求管道安装的偏差不能超过3''。

CA20由72块子模块组成,各子模块均由钢板及型钢组焊而成,焊缝较多,为了防止焊缝泄漏,特在焊缝处及贯穿件处增加防漏槽,利用泄漏管将防漏槽里面的液体排出,管径均为1',共有555 m,管道连接方式均为承插焊连接,由于管道位于墙体及楼板内,施工空间狭小(墙体最小净宽度462 mm,最大净宽度为1 148 mm),且管道与泄漏槽连接后无法进行系统吹扫,故管道在安装过程中需要进行吹扫以保证清洁度。以及需要的穿墙的管道只有在墙上的孔已经钻好后才能进行下一步的安装工作,开孔和管道安装属于不同的分包商,这又增加了接口关系,由于CA20本身有很多孔没有在图纸上标示,导致施工中有很多关于开孔的设计变更,严重影响了泄漏管的安装进度。尤其需要注意的是管道与泄漏槽的连接处的孔口应该先钻孔再将该角钢焊好,而不能先焊接好角钢再钻孔。管道安装顺序基本与上面的一致。

3 保证管道安装质量采取的主要措施

管道安装工作量占整个核岛安装工作量的10%左右,工作量大,需要借助相关的工具进行[2],安装质量要求高。因此在确保实现总进度要求的同时,在保证安装质量方面采取了以下几项措施。

a)需要承包商抓好上岗前的人员培训,强化质保意识和岗位责任制,是保证工程质量的重要措施之一。因此对所有进场的施工人员,都要进行上岗前的质保大纲熟悉性培训,使其对质保程序、核电知识、安装特点、防火要求、保证工程质量等方面有一个初步的了解,并进行考核后上岗。对各级岗位人员定期进行资格审查,使各层次的岗位职责分明,为保证施工质量打下了良好的基础;

b)需要承包商做好开工前的技术交底工作,是保证安装质量的有效手段。根据安装程序和质量计划的要求,每个项目在开工前由系统工程师向施工人员进行详细的技术交底并讲解主要的施工方法、安装顺序、进度要求、界限接口、质量标准、检查方法、安装中设备的日常维护、安全防火要求,尤其注意防腐问题[3]等。通过开工前的技术交底工作,使施工人员对自己所承担的工作有了详细的了解。因此,开工前的技术交底制度对提高现场的施工质量起到了很好的作用;

c)ITP(质量计划)是从系统开工准备到最后验收结束全过程质量控制的依据,因此每个项目或系统都必须编制一份相对应的质量计划。在施工的过程中根据已批准的质量计划逐项进行检查,检查分两部分。第一部分是开工前的软件检查。检查安装程序和安装图纸是否是供使用的最新版,参加本项目施工的焊工、无损检验等特殊工种是否经过培训考试合格并取得了资格证书,以及相应的先决条件是否具备。第二部分是硬件检查。根据质量计划上设置的见证点和停工待检点及规定的检查方法,检查其安装活动是否达到质量标准,并对形成的技术记录的完整性逐项进行审核。使得整个安装工作完全在受控的情况下进行,对安装质量起到了保证和控制作用;

d)加强现场设计变更的管理是保证现场安装工作符合设计要求的主要措施之一。管道的施工图纸是美国西屋公司设计的立体等轴图,管件编号、支吊架编号、焊口位置及管道安装的坐标位置在这些施工图纸都已标出。但是这种施工立体图反映不出周围设备的相对位置,很难在施工前预先审查是否将会发生碰撞等,因而接口、设计方面协调的问题发生较多。小口径管道与大口径管道安装时为了满足合同进度的要求,大部分是交叉施工,导致现场变更较多,并以各种文件的方式不断对已施工或将要施工的系统进行修改。对于非核级管道假如需要增加焊点,则不需要西屋审批,只要在将来竣工图标示有增加焊点的地方;

e)为进一步提高施工工艺,克服传统性工艺粗糙的弊端,要求承包商现场施工人员严格按照设计要求和标准施工,强制性地要求施工人员提高施工工艺,从管道安装和焊接等各个不同的角度规定了施工中必须执行的原则和注意事项,如管道对口尺寸必须准确,不准强力对口,起吊管件必须生根牢固,不准以栏杆、脚手架、设备管座承重,焊接引弧必须在坡口内进行,不准在管道、支架或设备上乱引弧和试验电流等。通过这些促进施工人员按程序施工、按计划施工、按技术要求施工,使工程质量贯彻到每一道工序之中;

f)焊接工作是管道安装中的关键工艺之一,保证了焊接质量,整个管道的安装质量就得到了基本保证。承包商只有在WPS(焊接工艺规程)和PQR(焊接工艺评定)需要被设计管理部批准,焊接人员资格也需EPC总包公司的质保部批准。还需对焊工进行评审合格的工艺技术的培训和练习,直到考试合格后才能上岗焊接,取得资格的焊工都必须在自己所取得资格覆盖的范围内进行工作,并且对所进行的每一个焊口都有详细的过程记录,包括焊口编号、焊工编号、焊接材料、使用的焊接程序、探伤结果和热处理过程都详细反映在焊接记录单上,便于质量控制和备查。按照设计要求,对完成的焊口都要进行合格性无损探伤检查,对不合格的焊口能及时发现和处理,确保工程的焊接质量。

在以后的施工中需要注意相关施工逻辑的修正,促使更好地使安装活动顺利进行。

4 结语

核岛管道安装是整个机组安装过程的一个重要环节,它是管道施工管理技术的综合体现[4],同时也直接关系到工程各个关键节点目标的顺利实现,以及系统能否最终顺利完成调试,对机组安全有效运行起到很大的作用。只有不断的提高施工单位的施工管理技术水平,才能为核电施工领域保持领先地位,奠定坚实的基础。

参考文献

[1]林诚格.非能动安全先进核电厂AP1000[M].北京:原子能出版社,2008.

[2]张金和.管道安装工程手册[M].北京:机械工业出版社,2006.

[3]徐至钧.管道工程设计与施工手册[M].北京:中国石化出版社,2005.

核电厂核岛接地系统设计与研究 篇7

接地系统是核电站系统中较重要的一个独立系统, 主要功能是泄露雷电流和接地事故电流, 保障人身和设备免受过电压的危害。另外, 接地系统还可以降低通信系统和电子系统的噪声。

核岛接地系统的设计是在参考国外同类型核电站接地系统设计, 结合我国具体情况, 设备全部国产化的基础上进行的。

2 系统组成及运行方式

2.1 系统组成

核岛 (Nuclear Island) 厂房的接地系统 (图1) 主要由3部分组成:1) 建筑物基础底板下的深埋接地网;2) 建筑物内的主接地干线;3) 建筑物结构钢筋。

图1中, 粗虚线以下即为深埋接地网。为了增加抗腐蚀能力, 达到40年的使用寿命, 接地导体采用裸铜缆, 其截面积为185mm2。这些接地导体埋在沙粘土中, 分布成网格形式, 其间的连接交叉点采用铝热剂焊接。深埋接地网上一共有20根引上铜缆, 其中有4根同地面上的主接地干线网络相连 (粗虚线以上部分) 。其他引上铜缆则引到核岛厂房内的接地分配箱, 然后与a核岛厂房外的接地检查井、b核岛厂房内的结构钢筋相连。接地检查井的用途主要有3个:1) 电站运行后每年在检查井检测一次接地电阻是否符合要求;2) 在检查井内将核岛的接地装置与其他辅助子项的接地导体相互连接;3) 在检查井处将RX厂房顶上的避雷针与深埋接地网相连。

核岛厂房内主接地干线材料的选取依具体厂房不同而不同, 在反应堆厂房 (RX) 内根据计算采用40×5mm的铜排, 除反应堆厂房外 (即KX、WX、NX等厂房) 采用截面积为185mm2的裸铜缆, 主接地干线明敷在核岛厂房内的墙壁上。核岛厂房内所有需要接地的设备和设施最终都接至主接地干线网络上。

2.2 运行方式

当核岛厂房内的某一个装置发生相对地故障、产生接地电流时, 该电流通过主接地干线及深埋接地网泄入大地中。同时保持所有接地装置以及核岛厂房内的所有地面处于等电位, 这样厂房内的工作人员不会受到过电压的危害。

当核岛厂房遇到雷击时 (包括侧击雷和感应雷) , 主接地干线网络与构筑物内的钢筋及反应堆厂房顶上的避雷线一起将雷电流泄入深埋接地网并散入大地中, 以避免核岛厂房内雷击过电压的产生。

3 核岛接地系统与一般工业厂房接地系统设计的区别及主要特点

由于核岛厂房内的电气设备与一般工业厂房内的电气设备有许多不同之处, 因此在设计中核岛的接地系统也有其自身的几个特点。

3.1 设置深埋接地网

一般工业企业的接地系统不设深埋接地网, 通常是利用建筑物基础钢筋接地, 接地电阻通常要求小于4Ω。而核电站设备较精密, 安全性要求高, 所以国际上统一要求接地电阻小于1Ω, 为了达到这个要求, 在核岛厂房基础底板下设置了深埋接地网, 这是原因之一。原因之二是一般工业企业是利用基础钢筋接地。几年前做过一个基础钢筋柱泄雷的模拟试验, 发现当通过强大雷电流时, 基础钢筋柱有爆裂现象。这可能是由于基础钢筋柱深埋在地下, 较潮湿, 当流过雷电流时突然发热, 膨胀引起开裂。目前的工业企业也许是由于各根基础栓深埋在地下, 泄雷电流效果好一些, 还未见发生过事故。但核电站要求安全、可靠, 不应留任何隐患, 所以专门设置了深埋接地网, 并且将接地网用铜缆通过检查井与反应堆厂房顶上的避雷针相连。这样大部分雷电流通过避雷针和铜缆泄到深埋接地网, 然后散入大地, 减少了基础钢筋泄雷电流的负担, 确保核岛厂房的安全、可靠。最后, 设置深埋接地网的另外一个重要原因是为了减小跨步电压。当有电流从接地导体泄入土壤中时, 必然会引起接地导体及其周围地面的电位升高, 当有人在地面上经过时, 就会引起所谓的跨步电压。当此电流变大时, 跨步电压也相应升高, 严重时可能危害到人身安全。为了避免这种情况的发生, 设置网络状的深埋接地导体, 使底板平面上的电位在有接地电流时同时升高, 不会产生有危害的跨步电压, 保障人身安全。

3.2 设置主接地干线

在一般工业厂房的设计中, 各类要求接地的设备是利用电线的穿管或电缆的某一蕊线将电气设备连到构筑物基础钢筋或接地网上, 这种做法施工简单、隐蔽, 从某种意义上讲能够节约投资, 但其主要缺点是当某处接地线未连接好或断开时不易发现。另外当需要接地的设备很多时, 其接地连接没有规律性, 当某一点断开时, 可能影响许多台设备的接地。核电站核岛厂房内设备的特点:1) 电气设备多;2) 所有金属设施包括铁门也必须接地 (避免感应过电压的反击) ;3) 要求设备接地可靠性高。基于以上几点, 设置了明敷主接地干线网络, 所有接地设备都通过裸铜缆明敷接到主接地干线网络上。这种做法连接可靠, 便于检查, 接地效果好。

4 结束语

核岛接地系统本身并无核安全级要求, 但它直接关系人身安全。因此设计是否合理直接影响反应堆的运行。此系统于1996年完成施工设计, 2001年电站投入运行, 至今此系统运行良好。

摘要：论述了我国第一个自主设计的核电厂核岛接地系统的设计指导思想、原则及与火电厂在设计中的区别。这将为大型工业工厂的接地系统设计方法打开一扇新的窗口。

核岛用无缝不锈钢管的质量控制 篇8

核岛用无缝不锈钢管是圆形的奥氏体不锈钢[2], 钢管尺寸规格很多, 每个钢管规格的需求长度均不相同, 每支钢管的长度为5 m~10 m, 钢管外径最大711 mm, 壁厚最大32 mm, 由于核岛用无缝不锈钢管具有牌号多、规格多、数量多、质保等级高等特点[3], 因此对核岛用无缝不锈钢管的制造质量进行控制分析具有重要意义。

1 核岛用无缝不锈钢管的制造工艺

1.1 工艺流程图

核岛用无缝不锈钢管通常采用冷拔或冷轧的方式成型, 具体制造工艺流程如下:原材料检验→电炉+AOD炉→浇铸→熔炼分析→锻压→热穿孔→荒管酸洗→润滑→冷轧、冷拔→去油→固溶热处理→矫直→抛光→酸洗钝化→定切头尾→理化试验→水压试验→无损检验→尺寸检查→目视检查→喷标→最终检查→包装入库→完工报告审查→质量放行→发运。

1.2 质量见证点设置

在制造活动开始前, 首先由供应商向业主提交质量计划, 业主委派的质量监督人员根据钢管的质保等级、工序的重要程度、供应商的综合实力等因素设置质量见证点, 质量见证点一般分为三种:R点 (审查记录和报告点) 、W点 (现场见证点) 、H点 (停工待检点) [4]。核岛用无缝不锈钢管的质量见证点设置见表1。

2 制造过程中的质量控制

核岛用无缝不锈钢管制造过程中的重要质量控制工序包括开工检查、固溶热处理。

2.1 开工检查

开工检查是开始钢管制造的第一步, 主要检查合同和技术文件、质保大纲、制造方案、作业程序、工厂资质、生产设备、计量器具、特殊工种资格、原材料验收报告、车间环境条件。

对于核岛用无缝不锈钢管, 供应商需要获得国家核安全局的制造许可, 钢管的尺寸、材质范围必须在许可范围内, 无损、焊接等特殊工种必须持有国家核安全局颁发的等级证书[5,6,7]。

2.2 固溶热处理

核岛用无缝不锈钢管的固溶热处理炉有连续辊底炉和箱式炉两种方式, 在质量控制时要重点关注保温温度、保温时间、出炉时间、急冷后的水温。

固溶热处理的保温温度控制在1 050℃~1 150℃之间[2], 保温时间根据技术条件和钢管壁厚确定。

箱式炉钢管保温后出炉时间要短, 出炉后在水中急冷, 急冷后的水温不能太高, 通常采用流动水急冷, 以获得过饱和的奥氏体, 提高钢管的耐腐蚀性、塑性和韧性。

3 检验过程中的质量控制

核岛用无缝不锈钢管检验过程中的重要质量控制工序包括理化检验、水压试验、无损检验、尺寸检查[8,9,10]。

3.1 理化试验

理化试验包括拉伸试验、压扁试验、扩口试验、冲击试验、成品化学成分分析、晶粒度检测、夹杂物检测、晶间腐蚀试验。

屈服强度、抗拉强度、延伸率、断面收缩率是拉伸试验的主要判断指标, 除此之外还要检查拉伸试样的取样位置、试样的尺寸及标距、拉伸速率、温度控制。

压扁试验和扩口试验主要是检验无缝不锈钢管的塑性和韧性, 重点检查试样的尺寸, 扩口试验角度, 试验后试样表面是否有开裂、分层现象。

冲击试验主要检查取样位置、试样尺寸、试样数量、冲击能量以及冲击后试样的检查。

成品化学成分分析通常包括C, S, P, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu, N2等元素。对于核岛用无缝不锈钢管, B, Co含量通常有最大限定值。

晶粒度和夹杂物的数值不能超出合同技术条件的范围。晶间腐蚀试验的检查内容包括取样位置、敏化温度、沸腾时间以及腐蚀后试样的检验。

3.2 水压试验

水压试验通常根据力学性能进行计算, 试验压力与钢管强度和壁厚成正比, 与钢管外径成反比。质量控制时重点关注水压试验压力、水质、压力表量程、保压时间。

核岛用无缝不锈钢管的水压试验用水为C级水, 压力表量程为试验压力的1.5倍~3倍, 压力表等级不低于1.0级, 保压阶段钢管不能出现泄漏或永久变形。

3.3 无损检验

无损检验包括超声波探伤、渗透探伤、涡流探伤、目视检查, 无损检验的等级根据核安全等级确定, 核安全等级越高, 无损检验的等级越高。

所有钢管都需要做超声波探伤, 超声波探伤时主要检查样管、检验人员、检验设备、缺陷判断、缺陷记录、缺陷处理。在打磨区域或有疑问的区域做渗透探伤, 小口径钢管需要做涡流探伤, 渗透探伤和涡流探伤的质量控制要点与超声波探伤相似。

所有钢管在目视检查合格后方可包装。目视检查时, 钢管外壁用肉眼或放大镜检查, 钢管内壁用内窥镜检查。

无损检验人员必须具备相应等级的核级资质证书。

3.4 尺寸检查

尺寸检查的内容包括外径、壁厚、椭圆度、弯曲度。外径用千分尺或卡尺进行检查, 两端壁厚用千分尺检查, 中间壁厚用超声波测厚仪检查, 要合理控制中间壁厚检查的间距, 防止出现壁厚不均匀现象。椭圆度通过测量垂直方向的两个外径值进行计算, 弯曲度用水平尺检查。外径、壁厚、椭圆度和弯曲度的测量数值不能超出合同技术条件的范围。

4 最终检查的质量控制

核岛用无缝不锈钢管最终检查的质量控制工序包括外观检查、包装装箱检查、完工报告审查。检查没有发现违反合同内容后, 开出工厂质量放行单。

4.1 外观检查

最终检查是在钢管包装前最后的质量控制工序, 主要检查钢管标识、铭牌、内外表面, 标识和铭牌中的编码、等级、材质、炉批号、管号等信息是否正确, 钢管内外表面是否有异常情况。

4.2 包装装箱检查

如果包装和装箱不合理, 钢管在运输和储存过程中可能会损坏或者受到污染。

核岛用无缝不锈钢管通常采用双层包装, 内层塑料薄膜的作用是隔离、防潮、防污染, 外层包装袋的作用是防尘、防撞和挤压。所有包装材料的卤族元素含量不能高于标准规定的数值。

运输钢管的箱体要安全牢靠, 钢管应在箱体内固定, 以防止运输过程中窜动。

4.3 完工报告审查

完工报告应按照钢管的炉批号区分, 每一炉批号制作一份完工报告。完工报告的内容要完整正确, 每一页都要有执行人员签字和供应商的质保印章。通常一份完整的完工报告包括封面、目录、工程质量放行单、产品符合性声明、质量证明书、热处理报告和曲线、理化试验报告和相关图片、水压试验报告和水质报告、无损检验报告、目视检验报告、尺寸检验报告、清洁度报告、质量计划。

4.4 工厂质量放行

在钢管试验检查和完工报告审查都没有发现违反合同内容后, 质量监督人员开出工厂质量放行单并在上面签字。工厂质量放行单是供应商开始钢管发运的前提, 也是现场人员接货的重要文件。但是工厂质量放行单不能认作是验收报告, 并且不减轻供应商所应承担的合同责任。

5 结语

核岛用无缝不锈钢管的质量控制过程是核电设备质量控制的一个缩影, 与其他核电设备一样, 核岛用无缝不锈钢管是构成核电站安全的纽带。核电设备的监督人员要具有丰富的设备制造经验和较高的专业技术水平, 同时熟悉相关的检验方法和标准规范。在监督过程中, 监督人员要以合同为依据, 认真负责, 严格进行质量控制, 为核电站的安全可靠运行做出贡献。

参考文献

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[9]ASME B3619-2004, Stainless steel pipe[S].

浅谈核电站核岛穹顶整体吊装工艺 篇9

核岛穹顶吊装方式从最初的分体吊装(大亚湾核电站分成左右两半吊装,秦山一期核电站分为上下两层吊装)发展到整体吊装(秦山二期、岭澳一期及目前的M310机组)。穹顶分体吊装时,两个分体组对接口调整难,高空焊接工作量大,耗工费时和影响工期。整体吊装技术经过多个核电项目的实践已经日趋成熟。通过自主化技术创新,研究出一整套大跨度空间薄壁壳体的核岛穹顶整体吊装及在复杂环境下精确就位的吊装技术,并经后续项目优化逐步形成了一整套成熟吊装工艺流程,实现穹顶作为完整模块的整体吊装的施工工艺自主化技术创新。下面就穹顶整体吊装新工艺几项关键技术进行系统的介绍。

1 穹顶模块的有限元分析

运用ANSYS软件对穹顶模块整体吊装的三维空间模型进行有限元分析:钢衬里穹顶简化为多边形板单元,在模型中用SHELL63来模拟;角钢简化为两节点的梁单元,用BEAM4模拟;吊索简化为只有受拉性能的杆单元,用LINK10来模拟。在不同的吊耳位置布置情况下对挂设6条、8条和13条吊索3种情况进行计算和比较,将吊索的刚度输入为足够大的值,以便容易单独分析穹顶的变形。通过计算和比较,计算得出吊耳布置如图1、图2的13条吊索的穹顶结构杆件应力和应变值最小,并且分布比较均匀。然后根据上述各吊点计算载荷值设计吊耳、选取受力钢丝绳及确定长度、调平滑车组、连接工具。另外,由于穹顶模块内喷淋管道安装引起构件重心偏离结构几何形心将造成构件受力不均匀及穹顶下口不水平、穹顶就位困难,为调节穹顶下口水平,增加设置吊装用钢丝绳扣长度调节装置。

通过引入三维空间模型有限元计算分析,保证了穹顶整体吊装的技术安全,各吊点受力均匀,穹顶变形小并且在弹性范围内,解决了因穹顶引入内部模块结构导致的重心与形心偏离而引起的受力不均,实现了大跨度空间薄壁壳体整体吊装的吊点合理设置,以达到均匀协同受力,从源头上解决了穹顶整体吊装吊耳与吊索的设置、偏心体调平和大空间薄壁壳体吊装变形控制问题,为穹顶整体吊装成功提供了根本技术保障。

2 瑞雷波法检测地耐力

在前期核电项目中,地耐力检测采用浅层平板载荷试验法,按《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002,使用液压千斤顶和配重在1m×1m承压板上加载荷,分8级加载荷至50t,分4级卸载荷,通过测量沉降情况计算地基地耐力。

在新核电项目中,穹顶吊装地基地耐力运用瑞雷波法检测,采用SWS-5多波列数字图像工程勘探与工程检测仪快速准确客观地反映地基承载能力,给地基夯实工作提供可靠依据,为起重机稳定性起到保障作用。两种方法对比见表1。

3 均载板优化设计

在前期核电项目穹顶吊装时,需特别为吊装使用的4600S/680环梁式起重机浇灌5个混凝土基础,现场施工管理与场地协调难度大,工作量大,周期长。后来完成了路基箱改造,使受压面积由原5.5m2增加至10.94m2,穹顶整体吊装对地比压由0.45MPa降至0.25MPa,有效降低基础处理要求。从5个混凝土基础浇灌到可反复利用的钢制路基箱,使现场地基处理工作大幅减少,在穹顶吊装基础处理的工期、造价和现场布置协调方面做出了贡献。

在后续核电项目建设中,因多台机组连续建设,主要吊装起重机需选用履带式起重机以满足机动性要求。以SCC9000/900t履带起重机为例,穹顶吊装时,起重机最大接地比压为PMAX=0.936MPa。为减小最大接地比压,专门设计制作了一套均载板供SCC9000履带式起重机使用。均载板长10m,宽3m,高0.5m,共10块,每块自重G=20.5t。起重机对单块均载板的最大压力F

经计算,均载板的最大接地比压为P<1.1×(PMAX×S2+G)/S1=0.214MPa。穹顶吊装站位点按结构回填处理,经试验地基承载力≥0.22MPa,故地基满足使用要求。

通过履带起重机均载板自主设计,更进一步减少穹顶吊装地基处理工作,只需验证地基承载力大于0.22MPa即可。

4 风载评估技术

穹顶的结构为半椭圆球体结构,其有效迎风面积是其侧向投影面积,计算得穹顶迎风面积320.725m2。以SCC9000/900t履带起重机为例,在最不理想风向作用下,穹顶偏摆产生附加风载荷,使起重机负荷率增加。为确保起重机安全使用,将穹顶吊装风载荷控制在起重机负荷率的1%以内,即:F=186.6×1%=1.866t。穹顶吊装总重量159.7t,则吊钩相对垂直线的偏摆角

吊装半径在5 8 m时,主臂顶点到地面的有效高度为+8 9.1 m,在穹顶起升到最高处即+5 5.3 m时,穹顶偏摆量:(8 9.1-55.3)×tg0.7°=0.41m。

根据风载荷公式

式中C——风载体形系数,取C=1.2;

Kh——风压高度变化系数,按高度50～60m,取Kh=1.71;

q——标准风压,q=0.613V2,V为风速;

A——迎风面积,A=320.725m2。

公式化简得:V2=F/(0.613ACKh),其中,V的单位为m/s,F的单位为kgf,A的单位为m2。代入数据计算得V≈6.7m/s,即穹顶吊装时风速控制在6.7m/s以内。

在穹顶吊装过程中,在+0m、起重机吊臂头和+44m穹顶就位平台分别设置风速仪,每5min分别测量1次风速并做好记录;风速超过6.7m/s停止吊装作业。

对于穹顶吊装迎风面积大、吊装就位高度高的特点,应用超大迎风面积风载评估及监控技术,实现吊装过程实时监控,为吊装安全提供了必要保障。

5 总结

目前,核岛穹顶整体模块化吊装方案经过国内两大核电工程公司的不断探索和实践,逐步成熟,国内在建百万级核电站基本上全部采用穹顶整体模块化吊装安装方案。采用穹顶整体模块化吊装工艺,有效解决了两个分体组对接口调整难、高空焊接工作量大、耗工费时和影响工期的问题,节省了施工时间,加快了工程进度,节省时间1个月以上。

参考文献

[1]张质文.起重机设计手册[M].北京:中国铁道出版社,1998.