AP1000项目核电稳压器重型支撑制造工艺研究

2018-05-07徐文镜

机电工程技术 2018年3期

王伟，陈洪，徐文镜

（1.中国东方电气集团东方锅炉股份有限公司，四川自贡 643000；2.中广核工程有限公司，广东深圳 518000）

1 稳压器支撑结构介绍

AP1000项目稳压器支撑包括上部支撑和下部支撑两大部分，主要功能是稳压器在核岛内的安装、定位，保障稳压器稳定，对设备的安全、稳定运行起到固定和支撑作用，其位置和基本结构如图1所示。

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因中国哲学是儒教、汉学，可以想象其所受到的重视而被设立为科目，实际上已有汉文学的科目，佛教则被称为“印度哲学”[注]为何不用“佛教哲学”一词，而称“印度哲学”？宇井伯寿说明其理由：“当时认为，若用‘佛教哲学’，则在与基督教的关系上有困难，于是，由于佛教为起源于印度的哲学，而最后‘印度哲学’一词被发明。因此在当时，‘印度哲学’一词实即指佛教哲学，而后来其成为讲座的名称。”(宇井伯寿：《インド哲学から佛教へ》，东京：岩波书店，1976年，第500页。) ，这至今并无在大学教育的相关争议中成为议题。由此而言，加藤扮演了关键角色。

上部支撑外径为3 492 mm，总重约为6 256 kg。由两个半环梁主体，8个护架，8个吊耳组件，8个带球轴承吊耳，连接用螺栓螺母以及环形支撑中间的若干调整垫组成，其主要部件材料为A588Gr.B。其中半环梁成形后，内、外径为公差±0.5 mm，内外表面轮廓度1.5 mm；环梁表面平面度0.13 mm；8个护架竖板相对端板基准面的倾斜度0.8 mm。上部支撑主要承担水平方向的载荷，并吸收水平和竖直方向的位移。

下部支撑由8个刚性支撑杆、下部焊接座、4个支腿主体组成。其中4个支腿主体由长度4 m工字梁装焊而成。组件成型后要求直线度≤3 mm。主要材质为A588Gr.B，其主要承担竖直方向所有载荷，吸收水平方向的位移。

图1 AP1000核电稳压器支撑示意图

2 稳压器支撑制造工艺流程

上部支撑主要制造工艺流程如下：板材备料→环梁主体装焊→一次热处理→一次加工→装焊8个护架→二次热处理→二次加工→装焊端板、吊耳→最终热处理→最终加工→装焊内圈附件→装球轴承、紧固件→喷砂、油漆。图2为上部支撑结构示意图。

图2 AP1000稳压器上部支撑示意图

下部支撑主要制造工艺流程为：板材备料→支腿工字梁装焊→一次热处理→一次加工→支腿主体装焊→二次热处理→最终加工→装焊附件→装刚性支撑杆组件→喷砂、油漆。其结构示意图见图3。

图3 AP1000稳压器下部支撑示意图

3 制造工艺难点

稳压器上部支撑的结构相相较于下部支撑复杂得多，特别是大量的焊缝连接和装配，特别是环梁的装配和焊接是整个制造过程中的重点和难点。

“中国风”歌曲善于以修辞的运用，尤其是“用典”手法的使用来堆砌“中国式”的骨肉鲜活的歌谣。但在使用的程度上态度有所不同，主观依赖修辞的一类“中国风”歌曲走向或素雅或华美，节制使用修辞的则走向或瘦削或清虚。

（4）环梁与护架焊缝凸台预堆焊及装配控制

环梁部件中全焊透T型接头包括：底、顶环与内、外环焊缝，护架竖板与环梁外环机加面焊缝，环梁箱体与环梁端盖焊缝。这些T型接头焊缝均需焊透并进行100%超声检查。对于一般T型接头的焊缝可以采用背面清根的方法实现焊透，但环梁这三处焊缝背面均为封闭结构，无法采用清根方法保证焊透和根部焊接质量。经过工艺试验，试图单纯利用氩弧焊实现单面焊双面成形，但其根部的成形质量无法得到保证，根部有大量未熔合缺陷存在，无法满足焊透的要求。那么如何保证此类焊缝能够焊透并检查合格成为生产制造难点，从坡口设计入手，找到了一种可以解决这种背面封闭型T型接头背面成形的方法。对这种T型接头设计了对接凸台的坡口形式，并采用氩弧焊单面焊双面成形方法保证根部成形，焊缝质量达到相关要求。设计的坡口型式如图4所示。

图4 环梁T型接头坡口示意图

6）按照对称焊的方法完成焊缝1、2的气保焊填充；

2012、2013、2014和2015年11月1～30日温室内的气象数据如图5a～c所示,温室内各年日总辐射、平均温度和平均相对湿度均表现出一定的差异,其中,2012、2013、2014年11月日总辐射均值分别为5.54、6.07和4.29 MJ/m2/d,相比2015年分别增大了132.93%、155.22%和80.23%;日平均温度分别为15、17.41和16.05 ℃,比2015年分别增加了11.06%、29.53%和19.42%;日平均相对湿度分别为84.09%、85.77%和80.92%,相比2015年分别减小了11.17%、9.4%和14.52%。

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由于环梁采用图4中所示焊接坡口形式，其中止口对接间隙3～4 mm，错边量≤1.5 mm，对于直径约3.5 m的圆环，这给装配带来了极大的难度，装配质量的好坏直接影响后续焊接根部的成形质量。为此，采取以下工艺措施保证环梁坡口对接。

1）环梁组件备料时对公差进行过程控制，凸台尺寸根据内外环坡口实际加工直径配车。

8个护架组件将与环梁周向8个位置进行装焊，由于环梁外径较大（3 492.6 mm），每个护架与环梁配合倾斜角度也不同，若采用在环梁上加工凸台，不仅工作量大，且很难保证环梁上凸台与护架的对接倾斜度。因此采用在环梁上的护架装焊位置预堆焊凸台，通过精确配磨的方法实现护架组件与环梁的对接。

打底焊道和过渡焊道采用氩弧焊打底加焊条电弧焊，考虑到气体保护焊更小的焊接线能量，采用药芯焊丝活性气体保护焊填充及盖面，典型的焊接参数如表1。将焊接打底和过渡同时进行，并采用合理的焊接顺序。

（3）焊接方法及工艺参数选用

在装配过程中，首先利用星型支撑辅助液压千斤顶进行错边量调节，错边量保证后，利用环内外放置多个千斤顶撑开3 mm间隙。对接合格后，为防止焊前预热，氩弧焊打底造成局部间隙收缩变形，影响整体焊接，在环缝焊道内，周向均布点焊圆钢垫固定间隙与错边量。最后，装点完成后止口间隙均匀：3～4 mm，错变量≤1 mm，很好地保证了后续焊接质量。

在制造时暂将两个半环作为一个整环来进行制造，在各环板预留一定的加工余量，并将环梁上、下板，内、外环同时进行焊接，热处理后再拆分为两半环。这样利用了组件自身束缚力，更好的控制焊接变形。