AP1000核电站建设中模块类设备完整交付的影响因素分析

摘要：本文主要分析了AP1000核电站建设过程中影响模块类设备完整交付的主要因素，从模块化的概念和模块类设备的的定义、组成、分类、以及制造装配过程等方面进行了分析，为持续改进AP1000核电站建设的合理工期和质量安全管理提供理论和实践基础。

关键词：核电站;模块;影响因素

APl000核电站的设计中广泛采用了现代的模块化施工技术，使原先传统上采用顺序进行的施工可以平行进行，通过减少在现场的施工量而缩短核电的建设工期。

1AP1000模块化特点及典型模块类设备介绍

AP1000核电站完整的提出了核电站模块的定义，并应用于设计AP1000核电站的设计和建造中。“模块”是指将复杂的系统或结构通过分割组成较小的、简单的模块，然后再通过组装各个模块，成为一个整体，最终完成整个系统所要求的功能。AP1000核电站中的模块类设备主要有机械模块，结构模块，钢制安全壳（CV）模块，各类大型模块类设备的完整交付对于整个核电站建设周期的影响是及其重要的。

1.1机械模块

机械模块内包含泵、换热器、风机、空气处理机组、过滤器等设备，这些设备和与之相连接的管道、阀门、风管、托盘、仪表、电缆和支架等安装在一个共同的钢结构框架上。

机械模块根据其组成内容，分为设备模块和管道模块，共计58个子模块。设备模块主要分布在核岛辅助厂房、核岛安全壳厂房以及常规岛厂房内。设备模块主要由工艺系统的机械设备、工艺管道、管件、阀门、钢结构以及系统中布置的仪表及控制元件等组成。管道模块主要是由阀门、工艺系统管道、控制仪表、电缆桥架及管道支架等组成。这些模块主要位于厂房中管道相对集中的走廊、阀门操作间等位置。

1.2结构模块

结构模块是模块化建造中一种重要的和必不可少的模块形式，它既可以是独立完整的结构模块，也可以是和其他非结构模块的组合体，一般按其作用不同可分成以下几大类：

（1）CA结构模块：共24个，这类模块一般由钢板、剪力钉和型钢构成，形成完整厂房结构。将组装好的模块安装就位后，混凝土浇筑可与其他现场安装工作同时进行。

（2）CB模板模块：共35个，此类模块设置的目的是在核电厂施工比较擁挤的区域代替施工模板并为支座和设备提供锚固和支撑。

（3）CH钢结构模块：共33个，此类模块由能够在外部提前装配的钢结构，与它附近范围内的各种附属物，如金属板、预埋件、风管、照明装置等在现场提前装配，形成最终模块，并安装于某处而形成构筑物一部分。

（4）CS楼梯模块：共25个，此类模块是由型钢和钢板组成的钢楼梯模块。

1.3钢制安全壳

钢制安全壳模块是独立式的带上下椭圆封头的圆柱形钢制容器，直径约39.7m，高约65.6m，由6个子模块组成，每个模块都由预先成型的、喷好漆的钢板制成。其中，钢制安全壳尺寸超大，共分五部分：CVBH模块（底封头）、CV01环、CV02环、CV03环、CV04环、CVTH模块（顶封头），建造采用了模块化施工工艺，即在车间将钢板压制或卷制成规定曲率，运输至现场，在现场的拼装车间内拼装成6大组件，每个组件直径约40米，高约1l米。用液压平板运输车分别将组件运输至核岛附近，利用大吊车吊装就位。

2模块类设备制作安装流程介绍

核电模块化技术的基本原理是转移现场工作量，即把现场施工的工作量转移到工厂中完成，一般有设计、预制、运输和吊装（安装）的环节和流程。

2.1机械模块工厂化预制与安装

APl000机械模块都可在预制工厂完成制作、清洁、试验工作，并实现长途运输与搬运。由于机械模块是在现场与其它模块或结构组装、拼接，所以为保证现场的施工质量，需要严格控制机械模块的公差和精度，机械模块制造时需保证切割过程不会产生硬化热影响区，尤其是对不能进行焊后热处理的碳钢和低合金钢。对需进行热切割的材料，热切割过程中的预热和层间温度应与该材料焊接程序中的规定一致。焊接是机械模块组装的主要方法，焊接程序、焊接材料的选取等直接影响到机械模块的质量，必须保证机械模块焊接满足规范要求。

机械模块安装就位过程包括安装基准点确定、辅助架台安装、机械模块吊装就位、模块精调固定等环节。机械模块在核电站建造中的应用就是将其安装在厂房的设计位置，并实现机械模块的功能，使其成为厂房结构和工艺系统的有机组成部分。

2.2结构模块的预制与拼装

小尺寸的结构模块也在车间内预制并检验完成后，运输至现场安装。大尺寸的结构模块需根据结构拆分成子模块，子模块完成工厂化预制。CA01尺寸超大，由47个子模块组成，每个子模块的宽度控制在4米以内，保证了公路的运输，同时在核电厂施工现场空留一块拼装场地，可以将47个子模块对接拼焊成一体。

在结构模块组装过程中容易产生的主要问题有：

（1）子模块制作过程中产生尺寸偏差、钢板平面度超差。

（2）组装过程中的组对间隙误差导致模块整体尺寸超差。

（3）子模块或组件翻转、吊装过程产生的变形，或造成结构损坏。

（4）由于焊接工艺和焊接操作难度，导致焊缝产生超标缺陷，焊缝成形不佳。

针对组装过程中的问题分析，其中主要的问题是大型构件的变形控制和焊接工艺控制。

3影响模块类设备完整交付的因素

影响模块类设备完整交付的因素有很多，从模块的制造、组装和安装不可避免地出现一些技术和质量问题。技术问题主要表现在设计、制造工艺、装配工序、公差控制等方面。管理问题主要表现在施工逻辑安排、工程管理接口等方面。

模块制造的问题主要表现为外形和接口尺寸偏差，其主要影响因素是制造工艺不能满足设计要求，这其中有加工工艺受限、车间实际条件影响而产生的变更，不同物项偏差要求不一致而引起的超差，还有存在工序错误等因素。模块设备制造和安装的质量问题通过不符合项报告（NCR）进行记录并处理。钢制安全壳模块产生NCR主要因素模块制造质量偏差、焊接工艺缺陷及无损检测发现质量问题等;结构模块产生NCR的主要原因是模块组对偏差和错边、混凝土浇筑后模块变形、附件版安装缺陷等;机械模块产生NCR的主要原因是模块灰枣质量缺陷、制造与安装公差不匹配、机械模块内设备无法按期交付、及成品保护问题等。

AP1000依托项目不完整出厂的机械模块占到机械模块总数的近70%，这些未完项工作均要在现场厂房内进行施工，这其中的工作量是很大的。所以，机械模块的不完整供货使厂房建造未能体现出模块化施工的优点，这一点在后续的AP1000项目中应该予以改善。

4结论

AP1000模块化建造核电站具有广阔的发展前景，随着模块设计和模块设备供应市场日渐成熟，模块类设备供货将逐步实现从部分模块化到全部模块化供货的转变。这一技术路线的实施需从设计、采购、制造、安装等各个环节的密切配合。以设计标合理化、材料标准化和设备制造模块化的方式尽可能使物项在制造厂内组装好，减少现场施工量以缩短工期，必将有利于核电站模块化建造的可持续发展。

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

作者简介：徐淼，男，1983年7月生，黑龙江人，毕业于大连理工大学工程热物理专业，研究生学历，硕士学位，工程师，现主要从事核岛内机械设备及模块采购管理工作。

（作者单位：国核工程有限公司）