周健宇

（中国能源建设集团广东火电工程有限公司，广东广州510735）

0 引言

华龙一号具有自主知识产权，属于三代百万千瓦级核电技术，充分体现了安全性与经济性的均衡、先进性与成熟性的统一、能动与非能动的结合，是可持续发展的自主三代核电技术。核岛钢衬里是涉及核安全的一道重要屏障，华龙一号安全壳采用双层混凝土结构，内层混凝土的内壁采用6 mm厚、材质为P265GH的钢衬里，容积大，焊接、吊装变形倾向较大。因此，在钢衬里预制过程中，防变形控制是重点、难点。笔者所在施工团队，从最初胎模制作开始，克服诸多困难，逐步摸索分析，对拼装、焊接、翻身、吊装、存放等各个环节严格实施变形控制。

1 华龙一号钢衬里预制工程概述

华龙一号核岛钢衬里预制工作包括：底板、截锥体、筒体及相关贯穿件、套筒预制等工作。其中底板为直径43.6 m的圆形，车间共计拼装28块底板；截锥体下口直径43.6 m、上口直径45.0 m、高度5.2 m，车间共计预制12块截锥体板；筒体9层，直径45 m、高度48.1 m，车间共预制110块筒体板；穹顶4层，直径45.0 m、高度13.5 m，车间共预制30块穹顶板。

钢衬里预制工艺流程：制作图→领料→放线下料→坡口加工→标记移植→组对→埋弧自动焊焊接→焊缝无损检验→放线、二次下料、坡口加工、加劲肋角钢弯曲→上胎模成型→加劲肋组对→加劲肋焊接→连接件定位、焊接→走道平台螺套定位、焊接→检查校正→无损检验→整体尺寸检查→编号→喷砂油漆→存放。

2 钢衬里预制防变形控制

2.1 准备工作

为保证钢衬里预制防变形工作的有效实施，须对下述几点作业提前统一进行控制：胎模设计要考虑钢衬里承受变形受力，弧度要满足设计要求，预留加防变形工装位置，制作过程中反复测量，保证胎模强度弧度满足设计要求。钢衬里加劲肋角钢弯曲弧度偏差不能超过1%，加工量满足两个月生产即可（长时间存放“回弹”导致尺寸超差）。P265GH钢衬里板材必须采用专用钢板夹进行吊装，避免钢板折弯。

2.2 钢板拼接过程防变形控制

钢板在拼板过程中变形类型有：钢衬里板凹凸变形、焊缝波浪变形。其主要原因有：组对过程中未按设计要求组对拼缝，导致拼缝间隙过大、拼缝板面不平整，焊工未按焊接参数进行焊接。

因此，采取如下措施进行控制：钢板拼接采用埋弧自动焊，焊接过程按工艺要求的电流参数、焊接速度进行。钢板拼接时一定要与平台贴合，拼接缝预留1 mm间隙，拼接缝保持平整（必要时采用配重块施压）。焊接工程师在现场指导，确认防变形措施落实到位，合格后才能开始施焊。拼接过程中QC人员随时监控变形控制，发现质量问题立即停止作业。拼板遇到丁字口位置，从丁字口位置向两边开始焊接，切忌一焊到底。单面拼接完成后翻身，采用扁担进行翻转，翻身吊耳要与卡环位置对应。

2.3 加劲肋（角钢）焊接过程防变形控制

加劲肋焊接过程中产生的变形是钢衬里预制的难点，因为钢衬板里成型的关键在于角钢焊接，角钢纵横交错在钢衬里上，角钢焊接过程中角钢受热膨胀应力无法释放，将直接导致板材变形。

因此防变形主要是让壁板始终与胎模贴合，主要采取以下措施进行控制。

（1）铆工控制：钢衬里上胎模后一定要用U型卡固定，使钢板与胎模贴合。角钢组对后至少加三条H型钢压梁压住环形角钢，使钢板与胎模贴合。角钢加劲肋焊接完成并冷却后去除夹具，检查衬里板是否与胎模贴合，如不贴合则采用火焰校正，根据实际情况加热角钢加劲肋，加热温度绝不允许超过600℃。

（2）焊接控制：角钢焊接有二氧化碳保护焊、手工电弧焊两种焊接方法，其中二氧化碳保护焊在焊接变形控制方面尤为突出，条件允许情况下多采用二氧化碳保护焊焊接。焊接过程按相应的电流参数、焊接速度进行。角钢焊接顺序为先焊环向角钢、再焊竖向短角钢，先立焊、再平焊。焊接要进行分段退焊，多个焊工焊接时，要尽量分散开，避免焊接热量集中，造成壁板不可逆的变形。环向角钢组对定位时，每隔约500 mm（可根据实际需要调整）点焊一块限位角钢，限位角钢也与环向角钢点焊，防止环向角钢焊接时变形。正式焊接角钢和锚钉前，为防止壁板在宽度两端口处出现波浪型变形，在距离端口边缘等于或大于50 mm处各点焊一条10#槽钢，槽钢长度与壁板宽度值基本一致。

2.4 下胎翻身过程防变形控制

下胎翻身变形位置主要产生于吊点周边，严重时会导致钢衬里折弯。

因此吊点周边要按如下措施进行控制：将断开的环形角钢进行临时加固，确保翻身过程不变形。壁板在胎膜压制成型后，完成附件焊接，再从胎模上拆卸成型的钢衬里，使用行车吊装衬里板翻身，运到存放架上临时存放。

吊装衬里板的防变形措施关键点在于吊点的加固，具体措施方法如下：

分别在钢衬里板竖向角钢处焊接2个吊耳及加强筋板，在水平角钢开2个吊装孔。在上端口最近的水平角钢上开吊装孔，普通板块孔间距为4.5～5 m，最大板孔间距约为7 m，在水平角钢外侧加强角钢长度为150 mm，开孔位置及加强角钢位置示意图如图1所示。

图1 上端口开孔示意图

下端口在与上端口吊点相对应竖向角钢处焊接吊耳及加强角钢和防护板，吊耳、防护板不与壁板焊接，连接焊缝hf=6 mm，示意图如图2所示。

图2 下端口开孔示意图

2.5 存放防变形控制

钢衬里板存放变形主要是由于存放架不合理、不按要求进行存放等因素导致的。

因此采取如下措施进行控制：存放架严格按设计圆弧度进行制作。钢衬里板翻身后立即存放于存放架上，切忌长时间放置于地面。截锥体、筒体、穹顶存放架尺寸有差异，因此要专用存放。每个存放架存放筒体板不超过6块，避免挤压变形。

2.6 其他防变形改进措施

以往核电工地钢衬里加强筋板是采用车间对接焊接的方法，其焊接变形量很难控制。本工程设计变更为整体加工成型，免去了焊接环节，不用考虑防变形控制。

以往核电工地钢衬里底板拼装工作主要依赖在现场采用手工电弧焊进行焊接，导致焊接变形严重。本工程将通过多方位深入策划，将大量的钢衬里底板拼装工作安排在预制车间使用埋弧自动焊，可大大减少整个钢衬里底板的焊接变形。

3 结语

笔者所在团队不囿于固有经验，在保证质量、安全的前提下，拓展思路、积极尝试新方法，认真分析总结，不辞辛苦，经过两年的艰苦实践，本工程钢衬里预制质量持续得到改进，最终钢衬里整体的变形量较以往核电工程有了明显改善，所有钢衬里板结构预制尺寸验收一次合格。笔者回顾各个环节采取的防变形措施细节，特此进行分析和总结，以期为后续华龙一号钢衬里建设提供有价值的参考。