CN108154940A - 压水堆核电厂钢板混凝土结构模块成型工装及其成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压水堆核电厂钢板混凝土结构模块成型工装及其成型工艺，包括底架，所述底架上设置有若干块相互平行的弧形立板，且弧形立板的底端均与底架固定，弧形立板的顶端安装有弧形板，在弧形板上设置有弧形连接板，且弧形连接板与弧形板固定，弧形连接板的弧度与弧形板的弧度相同。本发明能够使得压水堆核电厂屏蔽墙的钢板混凝土结构模块组装准确和方便，在焊后不会变形，弧度能够得到控制，达到设计要求，可为后续的压水堆核电屏蔽墙的施工进行有效的技术指导，确保核电工程项目高效率、高质量、低风险施工作业。

Description

压水堆核电厂钢板混凝土结构模块成型工装及其成型工艺

技术领域

本发明属于核电建造施工技术领域，具体涉及一种压水堆核电厂钢板混凝土结构模块成型工装及其成型工艺。

背景技术

核电厂是指将核能转换为热能，用以产生供汽轮机用的蒸汽,汽轮机再带动发电机,构成了产生商用电力的电厂。核电厂使用的是铀或者钚的裂变反应，这种裂变反应的实际质能转换比例非常低，但是由于物质转化后的能量很大，也算是很高效的一种方式。将原子核裂变释放的核能转变为电能的系统和设备，通常称为核电站也称原子能发电站。核燃料裂变过程释放出来的能量，经过反应堆内循环的冷却剂，把能量带出并传输到锅炉产生蒸汽用以驱动涡轮机并带动发电机发电。核电是以核反应堆来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的"燃烧"产生热量，来加热水使之变成蒸汽。蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电。一般说来，核电站的汽轮发电机及电器设备与普通火电站大同小异，其奥妙主要在于核反应堆。核电站除了关键设备--核反应堆外，还有许多与之配合的重要设备。以压水堆核电站为例，它们是主泵，稳压器，蒸汽发生器，安全壳，汽轮发电机和危急冷却系统等。它们在核电站中有各自的特殊功能。

压水堆核电厂屏蔽墙由大量的钢板混凝土结构模块组成，该模块均为双层弧形板结构、尺寸大、内部附件多、施焊空间狭小、焊接量大，导致焊后易变形，组对易错位，弧度极难控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有压水堆核电厂屏蔽墙的钢板混凝土结构模块结构复杂，其焊后易变形，组对易错位，弧度极难控制，其目的在于提供一种压水堆核电厂钢板混凝土结构模块成型工装及其成型工艺，利用这种工装及其成型工艺，能够使得压水堆核电厂屏蔽墙的钢板混凝土结构模块组装准确和方便，在焊后不会变形，弧度能够得到控制，达到设计要求。

本发明通过下述技术方案实现：

压水堆核电厂钢板混凝土结构模块成型工装，包括底架，所述底架上设置有若干块相互平行的弧形立板，且弧形立板的底端均与底架固定，弧形立板的顶端安装有弧形板，在弧形板上设置有弧形连接板，且弧形连接板与弧形板固定，弧形连接板的弧度与弧形板的弧度相同。应安全局提出的要求，对核电厂房进行改进，将传统的钢筋混凝土屏蔽厂房改为钢板混凝土屏蔽厂房，而改进后压水堆核电厂屏蔽墙的钢板混凝土结构模块结构复杂，其焊后易变形，组对易错位，弧度极难控制，本方案针对这种钢板混凝土结构模块设计了一种成型工装，其在底架上设置有若干块相互平行的弧形立板，并且将弧形立板的底端均与底架固定，还在弧形立板的顶端安装有弧形板，在弧形板上设置有弧形连接板，将弧形连接板与弧形板固定，同时弧形连接板的弧度与弧形板的弧度相同，通过这种结构设计，能够使得压水堆核电厂屏蔽墙的钢板混凝土结构模块组装准确和方便，在焊后不会变形，弧度能够得到控制，达到设计要求。

由于弧形板与弧形立板接触面为弧形，弧度必须保持一致，所以本方案在弧形立板的顶面内凹形成若干个槽口，弧形板设置在槽口上方并完全覆盖所有的槽口，可使得弧形板与胎架之间由面接触改为点接触，利于弧形板的固定和成型。

为了保证弧形板与胎架固定的稳定性，在底架连接有呈匚字型的固定夹，弧形板和底架设置在固定夹的空腔中，在固定夹上设置有压紧筒，压紧筒底端穿过固定夹后设置在固定夹的空腔中并与弧形板接触，压紧筒中设置有螺纹杆，且螺纹杆穿过弧形板并弧形板固定，固定夹的内腔底面与底架的底面接触。利用这种结构，能够将其弧形板牢牢地夹持在胎架上，在进行安装时不会变形和松动。

在焊接附件之前，还在弧形板的底面设置有弧形加固板，且弧形加固板设置在弧形连接板与弧形板固定处的对称壁面上且位于固定处的正下方。弧形加固板的厚度不低于弧形板厚度，这样能够起到保护作用，防止焊接处由于受热或者其它因素造成强度不足而变形。

为了增加整体结构的强度，在弧形板上均设置有上筋板，上筋板的底端与弧形板底面固定，其侧壁与弧形连接板的侧壁固定，底架上设置有若干块下筋板，下筋板设置在相邻的弧形立板之间，且下筋板的底端与底架固定，其侧壁与对应的弧形立板侧壁固定。

压水堆核电厂钢板混凝土结构模块成型工艺，包括以下步骤：

(a)将弧形板固定在组装好的胎架工装上后，组对一半数量的上筋板，然后组对弧形连接板，合格后焊接组对好的上筋板，并且从中间向两端对称焊接；

(b)将弧形板翻转下胎，利用火焰烘烤，释放其应力；

(c)焊接上筋板与弧形连接板之间的角焊缝，再将弧形连接板和弧形板焊接在一起，再焊接剩下的上筋板，从中间向两端对称焊接；

(d)在上下弧形板之间，长度方向上通过立柱组对固定；宽度方向上，在模块的两个端部和中间位置，设置斜撑作为组对工装，施工过程中，局部位置使用千斤顶作为工装进行矫正；

(e)钢筋的焊接使用穿孔塞焊的工艺，从中间部位开始沿板宽度方向依次向两端对称施焊，板宽度方向每隔两根钢筋跳焊一次，板长度方向每隔3排钢筋跳焊一次。

本工艺在上胎后，对双层弧形板之间的内部构件进行合理的施焊顺序安排：组焊部分加劲板——组焊环形连接板部分位置——火焰矫正——组焊剩余加劲板——焊接环形连接板剩余位置——内外弧形板组对——钢筋焊接——整体尺寸检查，连接板与加劲板使用二氧化碳气体保护焊的焊接方法，锥形钢筋孔使用钢筋穿孔塞焊的焊接技术，焊接方法为二氧化碳气体保护焊。过程中的施焊参数(电流、电压、焊接速度、线能量)如下表所示：

这些参数满足工艺评定中的技术要求。

而且还要选择合理的防变形控制措施，包括反变形控制和工装加设等等，详细的防变形控制措施包括如下内容：

(1)焊前对构件进行反变形措施处理，保证焊后构件尺寸满足要求；

(2)焊前对构件间加设马鞍板、支撑板等，约束构件焊接变形；

(3)构件焊接前背部提前焊接钢条，减小构件变形。

在上述焊接参数和防变形控制措施使得钢板混凝土结构模块组装准确和方便，在焊后不会变形，弧度能够得到控制，达到设计要求。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明能够使得压水堆核电厂屏蔽墙的钢板混凝土结构模块组装准确和方便，在焊后不会变形，弧度能够得到控制，达到设计要求，可为后续的压水堆核电屏蔽墙的施工进行有效的技术指导，确保核电工程项目高效率、高质量、低风险施工作业。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为弧形立板的局部示意图；

图3为固定夹的安装示意图；

图4为弧形凸胎工装的示意图；

图5为弧形凹胎工装的示意图；

图6为模块长度方向工装设置的示意图；

图7为模块宽度方向工装设置的示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-底架，2-下筋板，3-弧形立板，4-弧形板，5-上筋板，6-弧形连接板，7-弧形加固板，8-槽口，9-固定夹，10-压紧筒，11-螺纹杆，12-立柱，13-外弧形板，14-内弧形板，15-斜撑。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1至图7所示，压水堆核电厂钢板混凝土结构模块成型工装，采用H型钢组合焊接形成底架1，在底架1上通过焊接固定若干块相互平行的弧形立板3，弧形板4设置在弧形立板3的顶端，经受力计算，弧形立板3的弧度必须和弧形板4的设计弧度保持一致，所以将弧形立板3的顶面内凹形成大量的槽口8，弧形板4设置在槽口8上方并完全覆盖所有的槽口8，可使得弧形板4与弧形立板3之间由面接触改为点接触，利于弧形板4的固定和成型。而弧形板4与弧形立板3之间的定位则是通过固定夹9来实现，固定夹9呈匚字型，将弧形板4和底架1设置在固定夹9的空腔中，在固定夹9上设置有压紧筒10，压紧筒10底端穿过固定夹9后设置在固定夹9的空腔中，压紧筒10的外壁和固定夹9通过螺纹方式进行固定，在进行定位固定前，通常在弧形板4焊接固定有很多根螺纹杆11，固定时，将压紧筒10套在对应的螺纹杆11上，通过转动压紧筒10使得压紧筒10的底端与弧形板4接触并进行继续转动，将固定夹9的内腔底面与底架1的底面接触，形成双向动作，即压紧筒10对弧形板4压紧，从而实现将弧形板4牢牢压紧在弧形立板3上。

还在在弧形板4上焊接固定有弧形连接板6，同时弧形连接板6的弧度与弧形板4的弧度相同，使得接触面积增大，弧形连接板6可以看作是与弧形板4垂直固定，还在弧形板4上均设置有上筋板5，上筋板5的底端与弧形板4底面固定，其侧壁与弧形连接板6的侧壁固定，在弧形板4与弧形连接板6的焊接处强度不足，所以还在弧形板4的底面设置有弧形加固板7，且弧形加固板7设置在弧形连接板6与弧形板4固定处的对称壁面上且位于固定处的正下方。

为了增加底架1和弧形立板3的强度，也是增加工装整体的结构强度，在底架1上设置有若干块下筋板2，下筋板2设置在相邻的弧形立板3之间，且下筋板2的底端与底架1固定，其侧壁与对应的弧形立板3侧壁固定。根据双层弧形钢板混凝土结构模块结构需求，对应的弧形板4也分为外弧形板13和内弧形板14，所以工装也分为凸胎工装和凹胎工装，凸胎工装用于外弧形板14安装成型，凹胎工装用于内弧形板14安装成型，经过受力计算，设计出符合尺寸和规格要求的胎具，其中凸胎工装和凹胎工装的胎架弧度必须和模块的设计弧度保持一致，在胎具的弧形立板3上设计了大量的槽口8，可使得弧形板4与胎架之间由面接触改为点接触，利于弧形板的固定和成型。

上胎后，弧形板4通过固定夹9这种马口铁完成与胎架之间的固定。在焊接附件之前，弧形板的背部固定一张不低于母材厚度的弧形加固板7，弧形加固板7只布置在弧形板的底部，即焊有弧形连接板6的一侧的背部。

(a)将弧形板4固定在胎架上后，组对一半数量的上筋板5，然后组对弧形连接板6，合格后焊接组对好的上筋板5，并且从中间向两端对称焊接，上筋板5和弧形板4之间为部分熔透焊，过程中控制电流参数在220至300A；

(b)将弧形板4翻转下胎，利用火焰烘烤，释放其应力；

(c)焊接上筋板5与弧形连接板6之间的角焊缝，再将弧形连接板6和弧形板4焊接在一起，由两名焊工从中间向两端对称焊跳焊。采用半自动焊接的方式，使用药芯焊丝，过程中控制电流参数在180至260A，再焊接剩下的上筋板5，从中间向两端对称焊接，与步骤(a)类似；

(d)在上下弧形板之间，长度方向上通过H型钢作为立柱12组对固定；宽度方向上，在模块的两个端部和中间位置，设置角钢作为斜撑15作为组对工装，施工过程中，局部位置使用千斤顶作为工装进行矫正；

(e)钢筋的焊接使用穿孔塞焊的工艺，从中间部位开始沿板宽度方向依次向两端对称施焊，板宽度方向每隔两根钢筋跳焊一次，板长度方向每隔3排钢筋跳焊一次，过程中，严格控制焊接线能量输入在8.5-10.5KJ/cm之间。

采用上述工艺过程能够使得弧形板焊接组装满足要求，弧度满足需求，其能够降低风险、节约成本、缩短工期、提高质量，可为后续的压水堆核电屏蔽墙的施工进行有效的技术指导，确保核电工程项目高效率、高质量、低风险施工作业。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.压水堆核电厂钢板混凝土结构模块成型工装，其特征在于，包括底架(1)，所述底架(1)上设置有若干块相互平行的弧形立板(3)，且弧形立板(3)的底端均与底架(1)固定，弧形立板(3)的顶端安装有弧形板(4)，在弧形板(4)上设置有弧形连接板(6)，且弧形连接板(6)与弧形板(4)固定，弧形连接板(6)的弧度与弧形板(4)的弧度相同。

2.根据权利要求1所述的压水堆核电厂钢板混凝土结构模块成型工装，其特征在于，所述弧形立板(3)的顶面内凹形成若干个槽口(8)，弧形板(4)设置在槽口(8)上方并完全覆盖所有的槽口(8)。

3.根据权利要求1所述的压水堆核电厂钢板混凝土结构模块成型工装，其特征在于，所述底架(1)连接有呈匚字型的固定夹(9)，弧形板(4)和底架(1)设置在固定夹(9)的空腔中，在固定夹(9)上设置有压紧筒(10)，压紧筒(10)底端穿过固定夹(9)后设置在固定夹(9)的空腔中并与弧形板(4)接触，压紧筒(10)中设置有螺纹杆(11)，且螺纹杆(11)穿过弧形板(4)并弧形板(4)固定，固定夹(9)的内腔底面与底架(1)的底面接触。

4.根据权利要求1所述的压水堆核电厂钢板混凝土结构模块成型工装，其特征在于，所述弧形板(4)的底面设置有弧形加固板(7)，且弧形加固板(7)设置在弧形连接板(6)与弧形板(4)固定处的对称壁面上且位于固定处的正下方。

5.根据权利要求1所述的压水堆核电厂钢板混凝土结构模块成型工装，其特征在于，所述弧形板(4)上均设置有上筋板(5)，上筋板(5)的底端与弧形板(4)底面固定，其侧壁与弧形连接板(6)的侧壁固定。

6.根据权利要求1所述的压水堆核电厂钢板混凝土结构模块成型工装，其特征在于，所述底架(1)上设置有若干块下筋板(2)，下筋板(2)设置在相邻的弧形立板(3)之间，且下筋板(2)的底端与底架(1)固定，其侧壁与对应的弧形立板(3)侧壁固定。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的压水堆核电厂钢板混凝土结构模块成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(a)将弧形板(4)固定在胎架上后，组对一半数量的上筋板(5)，然后组对弧形连接板(6)，合格后焊接组对好的上筋板(5)，并且从中间向两端对称焊接；

(b)将弧形板(4)翻转下胎，利用火焰烘烤，释放其应力；

(c)焊接上筋板(5)与弧形连接板(6)之间的角焊缝，再将弧形连接板(6)和弧形板(4)焊接在一起，再焊接剩下的上筋板(5)，从中间向两端对称焊接；

(d)在上下弧形板之间，长度方向上通过立柱(12)组对固定；宽度方向上，在模块的两个端部和中间位置，设置斜撑(15)作为组对工装，施工过程中，局部位置使用千斤顶作为工装进行矫正；

(e)钢筋的焊接使用穿孔塞焊的工艺，从中间部位开始沿板宽度方向依次向两端对称施焊，板宽度方向每隔两根钢筋跳焊一次，板长度方向每隔3排钢筋跳焊一次。