AP1000反应堆冷却剂系统主管道坡口加工浅析

李建

[摘 要]AP1000主管道施工是AP1000核电建造中难度最大的技术之一，由于国内首次采用整体锻造、加工、冷弯技术的不锈钢主管道制造质量的不稳定，将厂家的质量问题转嫁给安装，因此RV侧主管道的坡口加工关系到主管道安装成败的关键。

本文阐述了三门AP1000主管道制造出现各种超差的情况下，施工单位通过分析研究，总结出坡口加工过程控制的关键，以使在后续AP1000或CAP1400项目主管道坡口加工奠定了坚实的理论基础。

[关键词]AP1000主管道 冷弯技术 坡口加工 关键

中图分类号：TH49；TL35 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）07-0021-01

1.AP1000主管道概述

AP1000主管道由两个环路组成，每个环路由两根冷管段和一根热管段组成，冷热管道都采用整体锻造工艺，主管道材质为316LN不锈钢，主管道热段规格为：φ952.5×82.55mm、长度4.81m、重9.2T；冷段管段规格为：φ688.85×65mm、长度6.84m、重量为6.79T。

AP1000主管道坡口形式和加工与以往核电站不同，以往核电站主管道冷热段坡口由厂家加工，只有过渡段是在现场加工，而AP1000主管道所有的坡口都是在激光测量及3D建模确定的情况下，在现场利用数控坡口机进行坡口加工（见图1. AP1000主管道冷段及RV侧结构示意图），由于RV侧直管段只有101.4mm，在冷弯的过程中容易产生内壁厚不均匀和内径的长轴与短轴的偏差很大，最终导致加工区域的壁厚不能满足最小壁厚的要求，因此坡口的加工控制尤为重要，决定主管道壁厚超差能否在加工过程减小或者消除，是关系到主管道是否能与压力容器和蒸汽发生器成功组对的关键，也是AP1000自主建造能否实现的关键。

主管道冷段坡口加工的主要参数为：内径直径为，钝边长度为，钝边厚度为，内镗深度为，R角为，坡口加工度为；详见图2. AP1000主管道冷段RV侧坡口构示意图。由于冷段的SG侧和热段加工过程中不会产生以上问题，因此在本文只论述冷段RV侧坡口加工的过程控制和要求，冷段SG侧和热段坡口加工可以参照执行。

2.工作流程

如图2。

3.坡口加工的步骤

3.1 激光测量模型的确定

3.1.1 以RV法兰面上45个螺栓孔中的至少24螺栓孔圆为基准，将测量的24个对称圆的中心进行连线，连线的交点中心即为RV的中心或利用RV法兰面上内圆对称24组点的对称连线的交点作为压力容器的中心。以现场实测数据偏差最小的一组数据作为中心点为原则。

3.1.2 以压力容器00角螺栓孔中心与RV中心连线为X轴线，以RV法兰面垂直线为Z轴线。RV的热段管嘴中心相对于X轴线向下偏移应≤1mm，SG的热管嘴中心相对于X轴线向下偏移≤1mm，RV热段管嘴相对与SG热段管嘴中心偏移量≤0.5mm。

3.1.3 以RV中心为基准，考虑到SG端焊接收缩变形，需要将RV中心到SG垂直支撑凸台中心的距离在9144mm的基础上向RV相反方向移动收缩量值，以确保焊接完成后，RV中心到SG垂直支撑凸台中心更接近9144mm。

3.1.4 以RV熱管中心通过SG热管中心为基准，首先保证SG筒体基本垂直（垂直度小于5mm）的状态将SG模型插入，以SG垂直支撑凸台为基准，旋转垂直支撑，对齐垂直支撑上支座和SG垂直支撑凸台14个螺栓孔。

3.1.5 热段：主管道热段水平直管两端（反应堆压力容器接管处与直管和弯管相切处的中心处）高度差在0～4.0mm之间。反应堆压力容器接管处低，直管和弯管相切处高。

3.1.6 冷段：主管道冷段与反应堆接管处与主泵接管处中心的高度差在0～7.0mm，反应堆接管处低，主泵接管嘴处高；且在主管道冷段弯管中间的高度必须比反应堆接管处中心高0～4.0mm。

在以上条件都满足的情况下，整体建模的模型见图3.主管道激光建模模型图符合要求，才能确定出压力容器和蒸汽发生器段的切割量和切割角度以及中心偏移量。

3.2 切割线划线

3.2.1 以模型中切割线（见图4.主管道切割线模型图）位置每隔300角选出12点位置的坐标值（X，Y，Z），在计算机中设置Z值为切割线进行划线，在管道上利用激光测量的靶座加靶球在管道上不断的移动，当电脑上Z值显示值接近0时，按住靶座不动，利用划针将靶座的外轮廓线划在管道上，画好后再利用靶球对已划的轮廓线进行检查。该值越接近0越好。按此种方法在一个端面上画上12个圆。

3.2.2 当12个圆画完后，利用样冲将12个圆的切点位置打上样冲眼，深度不能超过0.5mm。

3.2.3 完成打点后利用样板尺将12圆的切点连接，即构成管道的基准线和粗切割，在利用两条线之间的中心点再次进行连线，即构成主管道的最终切割线，因采用该种方法转出的切割线存在约为0.5mm的偏差，因此该切割线是用于机加工人员直观检查的参考线；最终检查时是以激光测量仪模型中确定的最终切割线用靶球直接进行检查为准。