核电厂3A蒸汽发生器海陆运输综述

刘英奇

（秦山核电集团筹备组，浙江 海盐 314300）

核电厂3A蒸汽发生器海陆运输综述

刘英奇

（秦山核电集团筹备组，浙江 海盐 314300）

蒸汽发生器是核电厂的重大核心设备，制造完成后的运输过程很关键。核电设备有其独特的运输要求，而远洋运输包括的环节多，过程控制非常重要，货轮和航线的选择，设备的固定、铺垫、捆扎，加速度及充氮控制、运输过程控制、装船、过驳及卸船装车等环节都需要详细考虑并严格控制。

蒸汽发生器；远洋运输；绑扎计算；装卸；过驳

蒸汽发生器是核电厂的重大核心设备，它既是一回路压力边界的关键设备，保证第二道安全屏障的完整性，又是一、二回路之间的热交换设备，将一回路冷却剂的热量传递给二回路，使二次侧给水变成蒸汽，这些蒸汽再经汽水分离器分离和干燥后变成饱和蒸汽去驱动汽轮机工作，蒸汽发生器的可靠性对核电厂的安全、经济、稳定运行起着举足轻重的作用。由于该设备内部填装有用于热交换用的4 640根inconel 690 （镍基合金）U形管，为防止变形，要求三维运输加速度都不得超过0.9g，任何损伤回修都对整个核电工期影响巨大，故其制造完成后的运输过程就显得尤为重要。秦山二期扩建工程3A蒸汽发生器由西班牙ENSA公司制造，外形尺寸（长×宽×高）为21.7 m×6.75 m×5.5 m，重量为355 t。因为尺寸和重量均超限，采用装船海运是唯一经济可行的运输方式。

此次蒸汽发生器运输过程主要包括以下几个环节：船型选择，发货地码头ENSA港情况，国际航线选择，远洋运输过程中的控制，上海港浮吊过驳，上海港至秦山二期重件码头内海运输，重件码头卸船装车，码头至扩建工地公路运输，扩建现场吊装等过程。另外，还需要请有关保险公司对此次运输情况（包括远洋货船、运输线路及整个运输方案）进行预评估，提前办理3A蒸汽发生器的国际货运保险。

1　运输前期准备

1.1海运货船的选择

远洋船舶的选择与设备特点、装船时间、航线特征等因素密切相关。欧洲到中国近1万海里的航线，沿途海区众多、海况复杂，台风、巨浪时有发生，对船舶要求很高，并要考虑到西班牙ENSA港的吃水深度以及远洋运输过程中船舶航行的稳定性。

此次运输所选船舶为5 400 t级舱口舶船，尺寸（总长×型宽×型深）为97 m×16.27 m×6.7 m，满载时吃水5.3 m。净吨为3 810 t，总吨为5 400 t，建造时间为1994年，甲板载荷10 t/m2。

1.2ENSA港码头情况

蒸汽发生器制造厂商ENSA公司位于西班牙北部海岸，拥有自备ENSA港码头和门吊。其码头岸线长度154 m，吃水7 m，车间内最大门吊能力达900 t，可以顺着上层滑轨延伸至车间外码头上作为码头岸吊使用（见图1）。经证实ENSA自有码头外贸资质、地面强度和装船/装车模式、潮汐情况及码头标高、最高/最低水位都满足装船要求。

1.3蒸汽发生器捆扎加固方案计算

蒸汽发生器属于超重超大设备，积载设计时重点考虑了以下因素：

1）甲板承载能力对装载位置的要求；

2）确定系固范围，并留有适当安全距离；

3）配载满足船舶整体受力要求和驳船航行艏艉吃水要求。

图1　蒸汽发生器积载图Fig.1　SG stowage plan

1.3.1蒸汽发生器铺垫面积计算

蒸汽发生器的托架实际底面积为：S1=5.2×0.8×2 m2=9.36 m2。

蒸汽发生器的总毛重为355 t，因甲板平均荷载10 t/m2，故需要的衬垫面积S=355/10=35.5 m2。按照单位面积荷载进行衡量无法满足舱底甲板的安全承载，考虑采用H型钢铺垫以满足甲板的额定载荷。

采用3 500 mm×200 mm×200 mm的H型钢n根进行铺垫，铺垫长度为5 200 mm，这样，总的铺垫面积S0=3.5 m×5.2 m×2=36.4 m2＞35.5 m2，可以满足要求。

H型钢数量n的计算，采用（G.M.B）方法计算满足弯矩的钢板数量：

式中：r=350 cm，s=100 cm，W=570 cm3（查表）， m=355/2=177.5 t。

根据蒸汽发生器实际情况并考虑安全裕量，决定在每个支座的下面铺垫11根H型钢，这样共需用22根，并在每1根H型钢下视情况铺垫3 500 mm×240 mm×10 mm的薄木板。

1.3.2蒸汽发生器在货轮上的绑扎计算

设备重量尺寸如前所述，

加速度要求（查表）：横向ay=5.02 m/s2纵向ax=1.48 m/s2垂向az=4.92 m/s2。

绑扎计算依据：

式中：n——纳入计算的系数的根数；

F——由外力假设而得到的某个方向的力，kN；

µ——摩擦系数（取0.3，钢、木或钢、橡胶）；

m——货物质量，t；

g——重力加速度，取9.81 m/s2；

CS——系固设备的计算强度，kN ；

f——µ和垂向系固角α的函数。

2　运输全过程控制

2.1远洋运输

本次运输自ENSA港装船开始，选择5 400 t远洋船经大西洋、地中海、红海、印度洋、马六甲海峡、南海、东海至上海港转驳，再海运至秦山二期重件码头，用码头上的400 t桅杆吊卸船装车后公路运输至扩建工程现场。

2.1.1此段航线特点

1）该航线除西印度洋一段需航行7d外，其他各段均沿海岸线航行；

2）该航线属国际海运习惯航线，航行船舶密度大，往来船舶多；

3）由于需要中途补给，航期会适当加长。

2.1.2远洋货船航行途中进行的检修与保养项目

1）3A蒸汽发生器发运前进行了充氮保护，并随设备本体自带补充用的氮气瓶，航行途中需要每天检查氮气压力，必要时须及时补充氮气，保证氮气压力不低于0.4 bar。

2）3A蒸汽发生器发运前装有2台加速度记录仪，航行途中需要检查加速度记录仪的运行情况，加速度记录仪电池可支持连续工作80 d，但也要及时检查相关指示信号，如有异常，及时处理。此次3A蒸汽发生器运输途中更换过一次加速度记录仪的电池。

3）航行途中，应对蒸汽发生器的系固状态进行定期检查，必要时应对系固索具进行紧固，在风浪天气中还应增加系索。风浪天气过后，要及时检查系固情况，对可能出现的松动进行紧固。

4）所有的检查和紧固作业，均要有详细记录，有时间、人员、检查内容和结果。

2.2上海港浮吊过驳

由于此次蒸汽发生器运输选用的是C E C VISION（5 400 t级）远洋货轮，秦山重件码头不具备停泊远洋货轮的条件，3A蒸汽发生器需在上海港过驳到国内货运船只上，我们选用的是海港特3001货船（3 000 t级），倒驳地点选择黄浦江第46～47号浮筒，采用500 t向阳四号浮吊（60 m×26.4 m×4.5 m）作业。因为该处位于黄浦江陆家嘴弯道的内圈，水流相对于外圈较平缓；属非主航道，航行船舶干扰较少，水域宽广便于浮吊抛锚作业。

2.2.1索具配备及计算

按蒸汽发生器毛重355 t计算选用河北巨力集团WD I90型长45 m钢丝绳扣8根，单根工作载荷52 t（安全系数大于5），8根共52×8=416 t，考虑索具夹角为5%，索具承载折减5%，索具承载416×0.95=395 t，满足设备吊装要求。

2.2.2作业过程

在蒸汽发生器设备到港前两日由上海国际港务业务处重大件装卸接运中心主持召开船前协调会，参加会议单位有：装卸单位、船代、货代、货物运输商、业主、设备制造商、保险公司等单位。主要内容是会议主持人协调各接口单位之间关系，并根据业主意见及作业计划任务书的缺陷提出修改方案，最后以书面形式形成船前协调会议决议作为指令任务书下达到各装卸、运输单位。

海港特3001甲板承载能力为10 t/m2，加固及承载能力验算同远洋船参数相似，此处不再计算。

2.3上海港至秦山二期重件码头海运过程

2.3.1航线情况

航线全长约130海里，航区为长江口和杭州湾海域。

2.3.2气象海况

涨退潮流向流速多变，5-9月季节气候影响大，主要表现为以下几点：台风多发，热带风暴及季风影响，小气候变化快，时有突发雷阵雨，东到东南方向顺潮影响大，海浪一般2～3级，高达4～5级。

2.3.3注意事项

航行过程中，主要检查和保养项目同远洋货轮，船速可保持6节左右，装船后直航时间约1天。航行注意避让台风、雷雨天气。因为秦山二期重件码头处于钱塘江入海喇叭口的北岸，每月阴历的初三和十八子午潮波涛汹涌，壮观天下，如果在码头卸货时恰逢涨潮，会使得停泊在码头的船舶与码头前沿发生激烈碰撞，造成货物、船舶或码头的损坏，因此作业一定要选择在涨平潮时起吊，此时载有蒸汽发生器的船舶较为平稳。

2.4秦山二期重件码头卸船装车过程

重件码头位于杭州湾北岸，可以停靠3 000 t级货船，码头泊位全长147 m，宽15 m，前沿水域宽度500 m内实际水深5 m，码头引桥宽为9 m，栈桥均布载荷60 kN/m2，配置有400 t级桅杆吊机一座，桅杆幅度最大/最小为19 m/6 m，最大/最小倾角为66°88′/82°82′，可满足蒸汽发生器的卸船装车。

蒸汽发生器吊装过程示意图如图2所示（吊索具选择参考上海港转驳过程）：

图2　蒸汽发生器吊装过程Fig.2　SG lifting process

2.5秦山重件码头至扩建现场的公路运输

2.5.1运输车辆选择

考虑码头至二期扩建工地距离仅5 km，蒸汽发生器重量达355 t，故选用牵引力大，转向灵活的自行式3纵列14轴线索埃勒平板车作为运输车辆。该车最大牵引力可达1 000 t，胎压为355/3×14×2=4.2 t，车辆宽度为6.75 m，小于码头栈桥、老沪杭公路以及厂区道路的最小宽度，综上所述，车辆相关各项技术参数满足蒸汽发生器对运输道路和车辆的需要。

2.5.2设备在运输车辆上的绑扎加固

1） 采用环形及“八”字形方式捆扎；

2） 捆扎工具的合理选用；

3）为避免钢丝绳及工具划伤蒸汽发生器表面，在钢丝绳上套胶管，或用尼龙捆扎带加固捆扎，工具与蒸汽发生器相接触的地方垫胶皮；

4）捆扎加固时，根据货物的具体情况确定加固位置及加固方式；

5）经技术人员、质保人员检查符合安全要求后，才能进行运输。

2.5.3运输路面障碍情况

秦山二期重件码头—老沪杭公路—秦山隧道—工地现场，全程运距约5 km。

秦山二期重件码头至秦山大门路段道路宽度为7 m，秦山隧道路宽9.8 m，高度为8 m，其他路段路宽均约为12 m，根据蒸汽发生器尺寸，装车后可以顺利通过。

2.5.4超限手续办理及护送过程

由于设备超高超重，提前办理了超限设备通行手续，厂外道路由交警、路政护送，厂内道路由公司保卫处护送。

2.6现场卸车吊装过程

因蒸汽发生器设备较长且重量较大，吊装施工难度较大。大型平板拖车倒入龙门架下，用380 t吊车卸车，先卸至地面进行滚转，再吊至+20 m平台上的运输小车上，从设备闸门进入核岛+20 m大厅，再用环吊进行翻转竖立，吊至蒸发器房间，现场卸车吊装过程见图3。

图3　卸车吊装过程Fig.3　Unloading and lifting process

2.7运输三维加速度记录

为了对运输过程进行控制，验证货物冲击加速度，在蒸汽发生器一次侧、二次测设备本体两端各安装了一台加速度记录仪进行运输全程记录。加速度记录设备主要采用美国Lamerholm Electronics Ltd 型号为RD317的加速度记录仪。在整个运输及吊装过程的加速度记录数据显示，蒸汽发生器一次侧X轴方向的最大加速度为0.2 g，Y轴方向的最大加速度为0.2 g，Z轴方向的最大加速度为0.2 g；蒸汽发生器二次侧X轴方向的最大加速度为0.1 g，Y轴方向的最大加速度为0.5 g，Z轴方向的最大加速度为0.3 g；符合运输过程中蒸汽发生器对于三维加速度不超过0.9 g的要求。

3　结束语

此次蒸汽发生器运输总体来说是比较圆满的。经过2个多月的海陆联运，蒸汽发生器安全可靠地运抵扩建工程现场并顺利交付安装调试，氮气压力正常，三维加速度值均不大于0.5 g，远低于技术规格书0.9 g的要求，这主要取决于：

1）运输准备工作的严密；

2）运输方案完备合理可行；

3）有关各方的协调统一；

4）选择了合适的运输商和运输工具；

5）作业过程严格执行有关程序并加强了风险分析与过程控制。

随着我国核电事业的快速发展，核电设备运输数量、运输方式会越来越多样化，通过运输经验的不断积累，相信核电设备的运输工作会越来越成熟、完善。

Summary on 3A Steam Generator Sea and Land Transport in Nuclear Power Plant

LIU Ying-qi
（Qinshan Nuclear Power Group， Haiyan of Zhejiang Prov. 314300， China）

Steam generator （SG） is a major equipment of nuclear power plant. The transport process is very important after completion of equipment manufacture. The transport of nuclear power equipment has its own unique requirements. Ocean transport including many links and the process control is very important. Choice of cargo ship and route， and the fixing， bedding and lashing of equipment， acceleration and nitrogen charging control， transportation process control， shipment and other ship loading and unloading are to be considered in detail and strictly controlled.

SG； ocean shipping； binding computation； loading and unloading； lightering

TM623 Article character：A Article ID：1674-1617（2016）02-0127-05

TM623

A

1674-1617（2016）02-0127-05

2015-12-06

刘英奇（1983—），男，吉林白城人，本科，工程师，现从事核电设备采购管理工作。