AP1000核电结构模块墙体变形控制措施

邵 磊 张品磊

（山东核电设备制造有限公司，山东 海阳 265118）

1 概述

CA结构模块主要分布在核岛及辅助厂房区域，结构模块的功能主要为核岛及辅助厂房形成一定的独立区域而作为结构墙体及结构楼板的模板。CA结构模块主要有24个，其中分布在核岛内的结构模块外型尺寸较大的有CA01等，分布在辅助厂房的结构模块的外型尺寸最大的为CA20。AP1000结构模块的材料查考标准主要为ASTM标准，分为碳钢和不锈钢，碳钢为A36、A572、A588，不锈钢为A240 S32101等。CA结构模块拼装施工的难点之一就是子模块与子模块组对面板的平面度控制，为了提高结构模块拼装质量，减少平面度变形对后续施工造成的难度，本文从多个方面阐述模块墙体拼装时的变形问题，并从根本上提出解决措施。

2 产生墙体变形的原因

由于模块自身尺寸较大，焊缝长度较长，从子模块制造到拼装完成后经过的运输、吊装次数相对较多，储存时间长，这些都成为了墙体变形的主要原因。

3 控制墙体变形的主要措施

根据造成平面度变形的主要因素，以及各个施工工序的特点，主要从模块卸车、存放、组对、焊接过程控制、组合件的翻转等方面进行了分析，具体措施如下：

3.1 模块卸车控制

对于长宽比大于3，且自身不能构成稳固结构的模块，应在吊装过程中采用吊梁多点吊装使载荷均匀分布或焊接临时支撑等有效的防变形；临时支撑应视模块外形及吊装方式而定。另需注意吊耳及临时支撑的布置及焊接应考虑到不会对模块造成额外的变形影响。

3.2 模块的存放控制

CA模块存放在组装平台上时，因施工和成品保护需要，在模块和平台间要铺垫道木，为避免由于模块外形尺寸较大，在储存过程中发生变形，在铺设道木时，应根据模块的结构特点，尽可能将道木设置在邻近模块受力较好的节点部位，如墙体模块内部有加强角钢的位置或模块的承重部位，如T型、L型模块水平放置时，在立墙板下方铺设道木，道木之间间距不宜过大。

3.3 模块组对控制

模块组对前，应对模块的配合尺寸进行测量，达不到要求时，应优先采取切削或打磨的方式对模块边缘进行修整。模块组对时，应整体调整，避免对局部过度的顶拉而造成变形，禁止强力组对。组对的点焊应牢固，焊接前如发现点焊开裂，应重新进行组对。

在组对过程中增加中间测量控制，建立测量坐标体系，引用坐标测量的方法可以得到模块任意点的实际偏移量，进而通过多点测量达到对变形趋势的评估。

3.4 模块焊接控制

3.4.1 反变形工装设置

采用与变形方向反向顶升焊缝的方法，并进行精确地测量，确保反变形措施正确，根据施工经验对模块的对接焊道一般顶起3～5mm为宜。顶升采用千斤顶，顶升至适宜高度，加入钢管支撑，撤下千斤顶移动到下一位置，重复此工序直至完成整条焊缝的支撑，进行焊接，焊接完成后待焊缝完全冷却，移除支撑。

3.4.2 控制焊接热输出产生变形

采用分段焊接工艺，避免热输出集中造成的热变形。由焊工班长对每名焊工的焊道平均分成若干段，每段以300～400mm为宜并用数字标明焊接顺序。焊接时焊工按此顺序进行间断跳跃焊接。

3.4.3 加强局部刚性固定

对于靠近模块边缘的焊缝段，因没有结构上的限制，属于自由端，变形较大，采用焊接弧板、背板、卡具、夹具等工装进行刚性固定；

3.4.4 锤击焊缝

除底层和表面焊道一般不锤击外，其余各道焊完一道后立刻用小锤对焊缝敲击，减少焊接应力，以免金属表面冷作硬化，通过外力使焊缝延展达到对焊接收缩的补偿，从而控制平面度变形。

图1

3.5 组合件翻转

在组合件翻转前，在模块吊装受力点和模块结构强度薄弱处，加设防变形工装，防止吊装变形。

3.6 分阶段的偏差控制

对各阶段偏差定量控制：制作平面度公差为5mm，拼装平面度公差确定为10mm，最终为13mm；在跨越焊缝处，制作平面度公差为7mm，拼装平面度公差确定为14mm，最终为19mm。明确各阶段平面度控制标准，避免累积偏差过大，确保最终偏差值小于设计允许范围。

结语

CA结构模块在整个施工过程中极容易产生变形，并给后续工作造成了很大的影响，不仅延长了工期，也造成了施工成本的增加，所以预防、控制墙体结构模块变形工作显得尤为重要。本文通过从结构模块制造、运输、储存、拼装四个阶段进行了研究、思考，并结合海阳一期实际工作中的变形问题，总结出了结构模块施工过程中的防变形措施，并已经成功的运用于海阳二期结构模块施工中。

[1]王国凡.钢结构焊接制造[M].化学工业出版社.2009-04.