核电站核岛穹顶锚固件安装定位质量控制分析与改进

刘佳 伊晓飞 卞德勇

摘 要 穹顶钢衬里是核岛反应堆厂房安全壳的主要组成部分，位于核岛的顶部，某核电站3#反应堆厂房穹顶钢衬里锚固件定位安装施工中，发现由于穹顶在车间预制，现场拼装过程中不可避免允许范围内的偏差导致锚固件安装的三要素与理论不符。本文对这一问题进行了分析，统计模拟了在不同曲率半径的圆环和球冠情况下，提高锚固件安装定位精度的措施。

关键词 穹顶钢衬里 锚固件 曲率半径 观测半径 标高

某核电站3#反应堆厂房穹顶不同位置布置有140个锚固件，穹顶不同位置布置的锚固件按设计位置进行定位安装，但是由于穹顶加工存在偏差，在允许偏差范围之内，锚固件依旧按原设计位置进行安装，则将会出现水平或垂直方向的误差，通过施工可知，此类偏差不可避免，但为了保证锚固件安装定位的精确度，因此对比锚固件的水平与垂直误差，进行对比控制，确定安装的依据，从而提高安装的精确度。

一、锚固件定位偏差计算

（一）穹顶的整体外形几何尺寸允许偏差

依据图纸要求，锚固件的定位由角度、半径、标高三个要素決定。而穹顶的整体外形几何尺寸允许偏差为：邻近穹顶与筒体十二段（R12）之间的焊缝处，半径公差：±50mm；球面段与曲面段的检查：垂直面上的半径允许公差为±50mm。

（二）锚固件定位偏差案例

穹顶一层曲率半径是6000mm的圆环，当曲率半径分别在穹顶几何尺寸允许偏差范围±50mm时，以穹顶下口为标高±0mm。在标高2128.5mm时，其观测半径变化△r为107mm；而在观测半径r18180.36mm时，其标高变化△h为319mm。

曲率半径是24000mm的球冠上，当曲率半径分别在穹顶几何尺寸允许偏差范围±50mm时，以穹顶下口为标高±0mm。在标高9189.77mm时，其观测半径变化△r为259.67mm，而在观测半径r9798.67mm时，其标高变化△h为118.3mm。

由上述分析可知：穹顶上锚固件安装由于弧线的曲率不同，将会导致水平和垂直的偏差不同，因此分析对比不同弧线位置锚固件安装的水平和垂直偏差有助于减小偏差，提高安装精度。

二、锚固件定位分析与安装控制优化模型

（一）锚固件定位分析

基于前面讨论的由于穹顶几何尺寸允许偏差导致的锚固件定位偏差问题，先将穹顶简化为半径分别为r1、r2、r3（r1=r3）的三段弧线连接而成，以R12与过度圆环的连接处为原点，以穹顶的下口直径为X轴，R12的延长线为y轴建立直角坐标系，由于穹顶左右对称，因此只研究左半部分即可。

如上图所示，在整个弧线上任取一点坐标为（x0，y0），其为设计锚固件的安装位置，由于穹顶制造尺寸偏差，导致锚固件的安装位置发生变化，以穹顶制造尺寸大于原设计尺寸为例，设计半径为R？，偏差半径为R+△r。当以标高为定位标准时，锚固件的定位坐标变为（x1，y1），当以观测半径为定位标准时，锚固件的定位坐标变为（x12，y2），在水平与垂直方向偏离原来设计位置分别为：△x，△y。由于制造偏差相对弧线半径很小，因此△x，△y值很小，所以依据弧线的切线定义，当△x→0时，（x1，y1）的切线的斜率可近似看作△x，△y的比值，即

（二）锚固件安装控制优化方案

由上述公式和分析结果可知，由于偏差不可避免，因此在安装过程中利用大的偏差控制较为合适，现总结锚固件安装精确度优化方案如下：

三、结语

全文通过由于穹顶制造尺寸偏差导致的锚固件安装偏差分析，发现不同弧线曲率的水平与垂直偏差不同，通过建立锚固件定位分析与安装控制优化模型，分析穹顶上任意位置切线斜率及方向角变化范围与水平偏差与垂直偏差相对大小的关系，与此同时确定穹顶上任意位置的切线斜率及方向角计算方法，最终提出不同弧线的切线方向角变化范围内的安装依据优化方案。