CN115263049B - 一种核电站大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供核电站大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构及施工方法，包括筒体、内模架、加劲肋和埋件，筒体包括若干分筒体层，每层由若干块板卷制拼接而成，加劲肋焊接在筒体外侧，配合内模架将筒体在车间预制完成，并在车间将多段分筒体层组装成两筒体层，在现场分两次吊装安装，将两层筒体连接处的环缝焊接，随后安装筒体壁板上埋件。本发明采用专用内模架、模块化拼装施工技术，有效控制了堆芯竖井的半径、垂直度和埋件安装位置，避免焊接变形，同时内模架作为筒体内部支撑，可抵抗筒体外侧浇筑混凝土产生的侧压力，防止竖井筒体变形，产品质量可满足后续设备安装的精度要求，减少现场交叉施工，缩短了核岛堆芯内部结构关键路径的施工工期。

Description

一种核电站大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构及其施工 方法

技术领域：

本发明属于建筑施工技术领域，涉及用于核岛内部竖井筒体的拼装、及安装，具体为一种核电站大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构及其施工方法。

背景技术：

田湾核电站7、8号机组为俄罗斯设计VVER-1200(AES-2006)堆型压水堆核电机组，属于第三代改进型核电技术，是中俄两国间目前最大的核能合作项目。核反应堆厂房(UJA)堆芯安装有堆芯竖井，其主要功能是用于支撑和保护“CC容器”设备的重要物项，属于核质量保证QA1级、核安全等级LS级。堆芯竖井筒体为VVER-1000(AES-91)和VVER-1200(AES-2006)堆型所特有的结构，具有高度高、直径大、钢板薄易变形、安装精度要求高的特点。

田湾核电站一期和二期的1～4号机组VVER-1000(AES-91)的反应堆厂房堆芯竖井的安装是采用后贴法，即：在堆芯土建绑扎钢筋、安装龙骨和埋件、浇筑混凝土完成后，将竖井壁板分割成宽度为460㎜的长条形板，与龙骨现场焊接，最后进行防腐施工。采用后贴法安装堆芯竖井存在与土建交叉施工和大量的高空作业，焊接工程量大、施工工期长的问题，占用了关键路径施工工期，具有安全风险高、焊接变形控制难度大、半径和垂直度精度差而不满足设计要求等较大的施工安全和施工质量风险。

随着核电站建设步伐的加快和建造要求的提高，传统的后贴法安装施工技术难以满足核电站建设的需要，大型起重机械投入到核电站的建造施工中，本发明设计一种堆芯竖井一体式模块结构施工技术，在保证了竖井筒体焊接质量和安装精度的基础上，进一步减少占用核岛内部结构施工的关键路径，为核岛土建施工创造条件。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种核电站大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构及其施工方法，解决了核电站堆芯竖井现场安装的焊接操作空间狭小、焊接量大、焊接变形大、整体尺寸控制难度大、与内部结构交叉施工时间长、施工安全作业风险大、占用关键路径工期长等问题。

为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

(一)一种核电站大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构，包括筒体和内模架；所述筒体包括若干上下焊接的筒体层；每个筒体层包括若干上下焊接的分筒体层；每个分筒体层包括若干个卷制钢板，所述卷制钢板沿着圆周方向分布并依次固定连接，形成圆柱形筒体；所述内模架包括若干组子模架，所述子模架沿着圆周方向分布并依次固定连接；每组子模架包括两组卷制槽钢和竖向槽钢，两组卷制槽钢上下分布，竖向槽钢垂直固定在两组卷制槽钢之间，相邻子模架的卷制槽钢焊接固定，形成圆柱形模架；所述内模架的外径与筒体内径相互适配，所述内模架与筒体的卷制钢板紧密贴合，为筒体的成型提供内部支撑。

进一步的，所述筒体层外侧沿着圆周方向垂直设置有若干个加劲肋，上下相邻的筒体层的加劲肋位置对应并固定连接。

进一步的，所述内模架下口焊接有若干U型铁，相邻U型铁之间相隔1.5～2m，U型铁与卷制槽钢焊接；所述内模架上焊接有若干倒U型铁，其中，倒U型铁一个侧臂与卷制钢板外壁焊接，另一个侧臂与卷制槽钢焊接。

(二)以上所述的核电站大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、卷制钢板及卷制槽钢的制作：利用卷板机和弯曲机将若干个钢板卷制成型，形成卷制钢板，将若干个槽钢卷制成型，形成卷制槽钢，并保证卷制钢板内径和卷制槽钢外径尺寸相同；

步骤二、坡口加工：将弯曲好的卷制槽钢长度方向余量切除，再进行卷制钢板的环向坡口和竖向坡口加工；

步骤三、定位放线：在平整的钢平台上用测量仪器测放出子模架的角度线、半径以及钢平台标高，并在半径线上点焊限位板；

步骤四、内模架制作：将卷制槽钢放在钢平台上提前标识好的定位线处，将竖向槽钢垂直固定在上下分布的两组卷制槽钢之间，形成子模架；再将相邻子模架的卷制槽钢进行固定，形成内模架；

步骤五、防腐：采用喷砂除锈工艺去除卷制钢板表面铁锈、灰尘、水分和油污，合格后按要求采用滚涂法涂刷防腐涂料，对卷制钢板后续焊缝区暂不涂刷防腐涂料；

步骤六、筒体成型：内模架制作完成后，将卷制钢板沿卷制槽钢外侧贴紧，并检查半径和垂直度，合格后进行相邻卷制钢板竖向拼接缝焊接，形成分筒体层；当所有分筒体层全部制作完成后，将分筒体层分组焊接，形成若干筒体层，最后将筒体层外侧的加劲肋进行焊接；

步骤七、竖井安装：用运输车辆将各筒体层运至现场，现场进行吊装，先将最下层的筒体层吊装到规定位置，将其与底板接触的环缝进行焊接，再将剩余筒体层依次吊装到底层筒体上方，将各筒体层之间的环缝进行组对、焊接，形成一个整体的筒体，焊接完成后再安装筒体外侧埋件。

进一步的，步骤四中，竖向槽钢与卷制槽钢之间的连接方式为螺栓连接配合焊接固定；相邻子模架的卷制槽钢之间通过搭接焊固定。

进一步的，步骤四中，子模架的高度比卷制钢板的高度小300～400mm。

进一步的，步骤六中，将卷制钢板按照角度线逐件放在U型铁上，U型铁一方面用来托住卷制钢板，另一方面用来控制分筒体层半径，并使卷制钢板与内模架紧密贴合。

进一步的，步骤六中，当卷制钢板的半径、垂直度以及周长均符合设计要求后，进行相邻卷制钢板竖向拼接缝焊接，其中，先焊竖向拼接缝的顶端和底端，防止竖向对接缝错边，再焊接竖向拼接缝的其余部分。

进一步的，步骤六中，分筒体层进行拼装焊接时，利用龙门吊将一段分筒体层吊装到另一段分筒体层上口，吊装前分别在上段分筒体层的下口和下段分筒体层的上口测放出8个角度线，吊装就位时8个角度线一一对应。

进一步的，步骤七中，所有环缝焊接完成后，在筒体外侧安装埋件，所有物项安装完成后，利用子模架作为操作平台，对筒体内侧进行防腐涂层修补。

本发明的有益效果：

(1)本发明优化了堆芯竖井的结构形式，将竖井筒体由五层变为两层进行安装，减少现场安装焊接工程量，有效保证了焊接质量；

(2)本发明开发设计了专用整体式刚性内部支撑模架，有效控制焊接变形和几何尺寸，有效抵抗和消除了外侧混凝土浇筑产生的侧压力，保证了筒体的垂直度、半径等高精度技术指标符合设计要求，并作为吊装用承重结构，实现了堆芯竖井模块的吊装施工；

(3)本发明首创堆芯竖井先贴法模块化安装施工技术，有效保证了堆芯竖井安装精度，降低了施工安全风险，提高了施工工效，缩短了堆芯内部结构关键路径的施工工期，为顺利实现安全壳钢衬里穹顶吊装重大里程碑节点奠定了坚实基础。

附图说明：

图1是本发明的竖井筒体一体式模块结构示意图；

图2是竖井筒体一体式模块结构的施工工艺流程图；

图3是模架卷制槽钢制作中半径限位板示意图；

图4是子模架示意图；

图5是单层筒体示意图；

图6是两层分筒体层组合的第一筒体层示意图；

图7是三层分筒体层组合的第二筒体层示意图；

附图中的标记为：

1、筒体；11、第一筒体层；12、第二筒体层；111、第一分筒体层；112、第二分筒体层；113、第三分筒体层；114、第四分筒体层；115、第五分筒体层；1111、卷制钢板；2、加劲肋；21、第一加劲肋；22、第二加劲肋；3、外侧埋件；4、内模架；41、子模架；411、卷制槽钢；412、限位板；413、U型铁；414、倒U型铁；415、竖向槽钢。

具体实施方式：

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明实施例提供一种核电站大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构。

参照图1、3～7，本发明实施例核电站大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构，包括筒体1、内模架4、加劲肋及埋件，碳钢竖井外侧加劲肋及埋件最终锚固于堆芯混凝土中，与堆芯形成稳固的一个整体，用于支撑和保护核设备“CC容器”。

本发明实施例中，所述筒体1分为两层，包括上下焊接的第一筒体层11和第二筒体层12；所述第一筒体层11包括两层上下焊接的分筒体层，具体包括第一分筒体层111、第二分筒体层112；所述第二筒体层12包括三层上下焊接的分筒体层，具体包括第三分筒体层113、第四分筒体层114、第五分筒体层115；其中，每个分筒体层(111～115)均包括四组卷制钢板1111，所述卷制钢板1111沿着圆周方向分布并依次固定连接，形成圆柱形筒体。

本发明实施例中，内模架4设计五组，每个分筒体层均需要配合一组内模架4拼接完成。具体的，每组内模架4包括四组子模架41，所述子模架41沿着圆周方向分布并依次固定连接；每组子模架41包括两组卷制槽钢411和竖向槽钢415，两组卷制槽钢411上下分布，竖向槽钢415垂直固定在两组卷制槽钢411之间；相邻子模架41的卷制槽钢411焊接固定，形成圆柱形模架；所述内模架4的外径与筒体1内径相互适配，所述内模架4与筒体1的卷制钢板1111紧密贴合，为筒体1的成型提供内部支撑。

本发明实施例中，所述第一筒体层11外侧沿着圆周方向垂直设置有若干个第一加劲肋21，第二筒体层12外侧沿着圆周方向垂直设置有若干个第二加劲肋22，第一加劲肋21和第二加劲肋22位置对应并焊接固定。

本发明实施例中，所述内模架4下口焊接有若干U型铁413，相邻U型铁413之间相隔1500mm，U型铁413与卷制槽钢411焊接。U型铁413全部加焊完成后，将弯曲好的卷制钢板1111按照角度线逐件放在U型铁413上，U型铁413一是用来托住筒体一圈钢板，二是用来控制筒体钢板半径，并使钢板与内模架紧密贴合。

本发明实施例中，为保证单层筒体壁板和子模架41的连接整体性及筒体成型的尺寸精度，所述内模架4上焊接有若干倒U型铁414，其中，倒U型铁414一个侧臂与卷制钢板1111外壁焊接，另一个侧臂与卷制槽钢411焊接。

实施例2

参照图2，本发明实施例提供一种核电站大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构的施工方法，包括以下步骤：

(一)卷制钢板及卷制槽钢的制作：利用卷板机或型材弯曲机将若干个钢板卷制成型，形成卷制钢板1111，将若干个槽钢卷制成型，形成卷制槽钢411，并保证卷制钢板1111内径和卷制槽钢411外径尺寸相同，以保证后续筒体成型两者能紧密贴合。

(二)坡口加工：将弯曲好的卷制槽钢411长度方向余量切除，再进行卷制钢板1111的环向坡口和竖向坡口加工。

(三)模架定位放线：在平整的钢平台上用测量仪器测放出子模架41的角度线、半径以及钢平台标高，并在半径线上点焊限位板412。

(四)内模架制作：将卷制槽钢411放在钢平台上提前标识好的定位线处，槽钢之间通过螺栓连接配合焊接固定，方便拆装；子模架41包括卷制槽钢411和竖向槽钢415，制作时先制作上部卷制槽钢411，再制作下部卷制槽钢411，在卷制槽钢411上焊接竖向槽钢415，最后利用龙门吊将上部卷制槽钢411吊运至下部卷制槽钢411上方和竖向槽钢415相连，并焊接固定，形成子模架41，同时考虑后续单层筒体壁板之间的环缝焊接，在制作模架时，子模架41的高度比卷制钢板1111的高度小300～400mm，最后将相邻子模架41的卷制槽钢411进行固定，形成内模架。

(五)防腐：卷制钢板1111坡口加工完成后用纸胶布将坡口区域盖住，其余钢板表面采用喷砂除锈工艺去除铁锈、灰尘、水分和油污，并在油漆车间进行底漆、中间漆和面漆的施工，对卷制钢板1111后续焊缝区暂不涂刷防腐涂料。

(六)筒体成型：内模架4制作完成后，检查钢板半径R3800mm，将卷制钢板1111按照角度线逐件放在U型铁413上，沿卷制槽钢411外侧贴紧，并检查半径和垂直度，钢板半径R3800mm，合格后进行相邻卷制钢板1111竖向拼接缝焊接(先焊竖向拼接缝的顶端和底端，防止竖向对接缝错边，再焊接竖向拼接缝的其余部分)，按此方法制作第一分筒体层111、第二分筒体层112、第三分筒体层113、第四分筒体层114和第五分筒体层115，当五层分筒体层全部制作完成后进行分组焊接。其中，将第一分筒体层111、第二分筒体层112焊接形成第一筒体层11，将第三分筒体层113、第四分筒体层114和第五分筒体层115焊接形成第二筒体层12。最后在第一筒体层11外侧焊接第一加劲肋21，在第二筒体层12外侧焊接第二加劲肋22。

(七)、竖井安装：用运输车辆将各第一筒体层11和第二筒体层12运至现场，施工现场利用大型起重机械进行吊装，先将第一筒体层11吊装到规定位置，将其与底板接触的环缝进行焊接，再将第二筒体层12吊装到第一筒体层11上方，将第一筒体层11和第二筒体层12之间的环缝进行组对、焊接，形成一个整体的筒体1，随后将第一加劲肋21和对应位置的第二加劲肋22进行焊接固定，焊接完成后再安装筒体1外侧埋件3。

(八)、油漆修补和模架拆除

现场筒体安装完成后先利用模架作为支撑，搭设操作平台，对筒体钢板内部油漆损坏的部位进行修补，修补完成后，再拆除模架。

本发明解决了竖井筒体现场安装的焊接作业操作空间狭小、焊接变形大、与内部结构交叉施工时间长、施工安全作业风险大、占用关键路径工期长等问题。采用本发明方法，在车间将五段筒体均制作完成，并在车间拼装成两层筒体，现场利用大型起重机械吊装就位，将两层筒体吊装、焊接并安装后续筒体上埋件形成整体。

实施例3

以用于田湾核电四期核电项目的7号机组反应堆大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构施工为例，具体介绍本发明的实施方式：

反应堆大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构施工流程见图2。

(1)钢板与槽钢弯曲成型

①钢板下料

筒体钢板为8mm，其内径R3800mm，直径φ7600mm，共分为5段，每段由4块钢板拼装成型，利用数控火焰切割机或半自动切割机进行下料，其中16张钢板尺寸为-8×2002×6369mm，4张钢板尺寸为-8×496×6369mm，为保证钢板半径弯曲度精确度，长度方向两侧各留200mm。

②槽钢下料

槽钢为[14a，槽钢主要分为两种，一种是竖向槽钢，直接利用型材切割机按照需要的尺寸直接下料，还有一种是环向槽钢，环向槽钢需要进行弯曲。

③钢板、槽钢弯曲

无论是使用卷板机还是型材弯曲机，先让机器空载运行，保证机器无故障，然后再将钢板或槽钢进行弯曲，弯曲过程应循序渐进，每次弯曲行程不宜过大，过程中随时检查弯曲半径，当第一件构件弯曲完成并检查合格后，才能陆续开展剩余构件弯曲。按此方法制作得到卷制钢板1111和卷制槽钢411。

(2)钢板坡口加工

钢板弯曲好后，用卷尺测量卷制钢板1111周长并画好切割线，利用半自动切割机将钢板长度方向余量切除，利用磨光机打磨，钢板的环向坡口与竖向坡口，坡口为45°。

(3)模架定位放线

在平整的钢平台上用测量仪器测放出模架槽钢定位的角度线(0°、90°、180°、270°)、半径R3800mm并进行抄平，同时在半径R3800mm内外侧处点焊限位板(见图3)，以此固定控制模架槽钢的半径，保证模架槽钢成型的精确性，同时仪器测放的点线均用样冲眼和油漆笔做好标识。

(4)内模架制作

①环向槽钢制作

每段槽钢分有两圈环向的卷制槽钢411和多件竖向槽钢415，每圈卷制槽钢411制作应逐件将弯曲好的槽钢放在钢平台表面提前定位标识好的部位，并及时调整定位，检查各项数据偏差满足要求后进行槽钢之间的螺栓链接或焊接固定(见图3)，卷制槽钢411半径允许偏差±3mm，卷制槽钢411标高允许偏差±3mm。

②竖向槽钢制作

底部环向槽钢(卷制槽钢411)制作完成后，按照图纸尺寸将其表面放线定位出每根竖向槽钢415的安装位置，并调整竖向槽钢415的垂直度和高度尺寸，进行点焊固定，再利用龙门吊将上部卷制槽钢411吊运至下部卷制槽钢411正上方。考虑后续单层筒体壁板之间的环缝焊接，在子模架制作时，子模架的高度比其筒体钢板的高度小400mm；内模架4下口每隔1500mm焊接U型工装413(见图4)，U型工装413一是用来托住筒体一圈钢板，二是用来控制筒体钢板半径，并使钢板与模架紧密贴合，检查各项数据尺寸，满足偏差要求后进行竖向槽钢415和卷制槽钢411的焊接成型(见图4)。竖向槽钢415垂直度允许偏差±3mm、竖向槽钢415高度允许偏差±3mm。

(5)防腐涂装

①除锈

使用运输车将筒体钢板(卷制后的钢板1111)拉入喷砂室内，在室内密闭后进行喷砂除锈，先使用压缩气枪对构件进行吹扫，通过喷砂设备将钢砂丸连续不断地喷射到钢材表面，除去氧化皮、锈蚀等污物，使钢材表面呈现出金属光泽并有均匀的粗糙度。

②涂装

卷制钢板1111除锈处理后，应在尽可能短的时间内涂漆，钢板表面一般不超过4h，保护环境下不超过8h，海洋露天环境下应不超过2h，如果涂漆前发现钢板表面出现返锈，则应重新进行表面处理，处理合格后方可喷漆。筒体钢板采用PIC100油漆系统，油漆分为三道：底漆、中间漆、面漆，涂刷完成后进行质量验收并放行。

(6)筒体成型

①单层筒体壁板成型

子模架41制作完成后，开始张贴筒体卷制钢板1111，单层筒体壁板共四张卷制钢板1111，卷制钢板1111下口直接放在模架的U型铁413上，在子模架41上测放好四张卷制钢板1111拼接缝处的角度线，筒体卷制钢板1111按照角度线依次放置，同时在筒体上口焊接倒U型铁414(见图5)，该工装一侧与模架的槽钢焊接，另一侧与卷制钢板1111先不焊接，检查卷制钢板1111的半径和标高均合格后，再将工装此侧与卷制钢板1111焊接，最后再进行相邻卷制钢板1111之间竖向拼接缝的焊接，焊接完成后进行焊缝无损检测，形成整体(见图5)，无损检测采用100％目视检查(VT)、100％真空盒检查(LT)、15％射线检查(RT)。按此方法制作五组单层筒体，包括第一分筒体层111、第二分筒体层112、第三分筒体层113、第四分筒体层114和第五分筒体层115。

②第一筒体层11成型

筒体五层的单层筒体壁板全部制作完成后，其中两段筒体(第一分筒体层111、第二分筒体层112)之间环缝焊接成第一筒体层11并焊接外侧加劲肋21(见图6)。第一筒体层11拼装前，利用测量仪器分别测放出上段筒体下口和下段筒体上口的八个角度线(0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°)，然后切除上段筒体下口U型铁和下段筒体上口倒U型铁，利用龙门吊将上段筒体吊运至下段筒体的正上方，检查角度线是否一致，同时在两段筒体环缝拼接处放置间隙板，用来控制两段筒体拼接缝错边及定位，便于后续环缝的焊接。待两段筒体环缝焊接完成并对焊接进行无损检测，最后焊接第一筒体层11外侧的第一加劲肋21。无损检测采用100％目视检查(VT)、100％真空盒检查(LT)、15％射线检查(RT)。筒体几何尺寸检查：半径允许偏差±5mm、垂直度允许偏差5mm、角度允许偏差±3′。

③第二筒体层12成型

剩余三段筒体(第三分筒体层113、第四分筒体层114和第五分筒体层115)拼装焊接成第二筒体层12，并焊接外侧第二加劲肋22(见图7)，第二筒体层12的拼装工序参考第一筒体层11的拼装工序。

(7)筒体吊装和埋件安装

①第一筒体层11吊装

第一筒体层11运至现场后，采用650t汽车吊先将第一筒体层11吊运至安装位置，吊装前提前放好第一筒体层11下口和现场堆芯位置的的四个角度线(0°、90°、180°、270°)，同时在现场堆芯R3800mm处焊接半径限位板，用以控制第一筒体层11吊装就位。吊装完成后进行第一筒体层11与堆芯底部钢板之间环缝焊接，环缝焊接完成后进行无损检查，无损检测：100％目视检查(VT)、100％真空盒检查(LT)、15％渗透检查(PT)。

②第二筒体层12吊装

同样采用650t汽车吊将第二筒体层12吊运至第一筒体层11正上方，吊装前放好第二筒体层12下口和第一筒体层11上口的四个角度线(0°、90°、180°、270°)，并在第一筒体层11和第二筒体层12环缝之间放置间隙板，用来控制两层筒体拼接缝错边及定位，便于后续环缝的焊接，待两筒体层环缝焊接完成，制作成一个整体的筒体1，最后将第一加劲肋21和对应位置的第二加劲肋22焊接固定。焊接完成后对焊接进行无损检测以及筒体的几何尺寸检查。无损检测：100％目视检查(VT)、100％真空盒检查(LT)、15％射线检查(RT)、15％渗透检查(PT)。筒体几何尺寸检查：半径允许偏差±5mm、垂直度允许偏差5mm、角度线允许偏差±3′。

③埋件安装

第一筒体层11和第二筒体层12焊接完成并验收合格后，进行筒体1钢板上的埋件安装，埋件大小不一，共有32件。埋件安装前需按照图纸要求在筒体1钢板内部测放出该埋件的安装标高及角度线，并用石笔画出该埋件的安装轮廓尺寸，利用火焰割枪或切割机沿着轮廓尺寸切完孔洞，最后使用塔吊逐件将埋件吊装就位(见图1)，再进行埋件与筒体1的焊接和焊缝检查。无损检测：100％目视检查(VT)、100％真空盒检查(LT)、15％渗透检查(PT)。埋件几何尺寸检查：半径允许偏差±5mm、垂直度允许偏差5mm、角度线允许偏差±3′。

(8)油漆修补和内部模架拆除

①油漆修补

筒体1在现场的焊接区域及后安装的埋件区域，需进行油漆修补，施工时先利用磨光片或钢丝刷清理需修补区域钢材表面基层，表面粗糙度达到要求后分别进行底漆、中间漆、面漆施工，施工完成后检查修补区域涂层质量。油漆修补前合理利用筒体1内部模架，在槽钢表面铺设钢跳板作为操作平台。

②内部模架拆除

油漆修补完成后从上往下逐段拆除模架，每拆完一段后随即进行该段筒体油漆破损区域补漆，依次拆完五段内模架，拆除时先将连接螺栓拆除，利用塔吊逐件将槽钢吊出。

采用本发明专利用于田湾核电四期核电项目的7号机组反应堆大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构施工，达到了以下有益效果：

1)施工工期

田湾核电站7号机组反应堆大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构施工于2021年12月09日施工完成，较三级进度计划提前21天。

2)焊缝质量

所有对焊缝目视检查(VT)、真空盒检查(LT)、渗透检查(PT)、射线检测(RT)的一次合格率达到100％。

3)安装质量

筒体的半径偏差在±5mm以内，垂直度偏差在5mm以内，角度偏差在±3′以内，满足设计要求。

4)施工安全

筒体施工的工序大部分在车间施工完成，现场只需要两道环缝焊接及埋件安装，既减少了现场高处作业的频率，又减少与内部结构堆芯钢筋绑扎和浇筑混凝土施工的交叉作业时间。

5)经济效率

与以往传统的施工方法相比，采用本方法施工，内部模架7号机组施工完成后可以用到8号机组竖井筒体施工，节省材料、人工、设备的投入费用、缩短内部结构关键路径工期21天，按一台核电机组计算综合经济效益约380万元。

本发明的一种核电站大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构及其施工方法，将五段分筒体层在车间整体拼装、焊接、检测，最后形成两层大的模块筒体，采用大型起重机械分两次吊装至核岛反应堆厂房堆芯就位，实现了最大限度的拼装施工，为后续内部结构施工创造了条件。

本发明在车间的钢平台上施工，操作空间自由度大，竖井筒体的控制精度高，采用刚性模架、U型铁、倒U型铁等辅助工装，操作简单，同时，在现场浇筑混凝土时刚性模架能有效支撑筒体外侧混凝土浇筑造成的侧压力，能有效控制筒体的几何尺寸满足精度要求。钢板拼接缝的错边允许偏差0～1mm、半径允许偏差±5mm、垂直度允许偏差5mm，新工艺采用整体装配式的构思，利用大型起重机械将拼装成模块化的筒体进行整体吊装，新工艺能保证竖井筒体的安装质量更好的满足设计要求。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

Claims (10)

1.一种核电站大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构，其特征在于，

包括筒体和内模架；

所述筒体包括若干上下焊接的筒体层；每个筒体层包括若干上下焊接的分筒体层；每个分筒体层包括若干个卷制钢板，所述卷制钢板沿着圆周方向分布并依次固定连接，形成圆柱形筒体；

所述内模架包括若干组子模架，所述子模架沿着圆周方向分布并依次固定连接；每组子模架包括两组卷制槽钢和竖向槽钢，两组卷制槽钢上下分布，竖向槽钢垂直固定在两组卷制槽钢之间，相邻子模架的卷制槽钢依次焊接固定，形成圆柱形模架；

所述内模架的外径与筒体内径相互适配，所述内模架与筒体的卷制钢板紧密贴合，为筒体的成型提供内部支撑。

2.根据权利要求1所述的核电站大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构，其特征在于，

所述筒体层外侧沿着圆周方向垂直设置有若干个加劲肋，上下相邻的筒体层的加劲肋位置对应并固定连接。

3.根据权利要求1所述的核电站大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构，其特征在于，

所述内模架下口焊接有若干U型铁，相邻U型铁之间相隔1.5～2m，U型铁与卷制槽钢焊接；

所述内模架上焊接有若干倒U型铁，其中，倒U型铁一个侧臂与卷制钢板外壁焊接，另一个侧臂与卷制槽钢焊接。

4.权利要求1～3任意一项所述的核电站大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、卷制钢板及卷制槽钢的制作：利用卷板机和弯曲机将若干个钢板卷制成型，形成卷制钢板，将若干个槽钢卷制成型，形成卷制槽钢，并保证卷制钢板内径和卷制槽钢外径尺寸相同；

步骤二、坡口加工：将弯曲好的卷制槽钢长度方向余量切除，再进行卷制钢板的环向坡口和竖向坡口加工；

步骤三、定位放线：在平整的钢平台上用测量仪器测放出子模架的角度线、半径以及钢平台标高，并在半径线上点焊限位板；

步骤四、内模架制作：将卷制槽钢放在钢平台上提前标识好的定位线处，将竖向槽钢垂直固定在上下分布的两组卷制槽钢之间，形成子模架；再将相邻子模架的卷制槽钢进行固定，形成内模架；

步骤五、防腐：采用喷砂除锈工艺去除卷制钢板表面铁锈、灰尘、水分和油污，合格后按要求采用滚涂法涂刷防腐涂料，对卷制钢板后续焊缝区暂不涂刷防腐涂料；

步骤六、筒体成型：内模架制作完成后，将卷制钢板沿卷制槽钢外侧贴紧，并检查半径和垂直度，合格后进行相邻卷制钢板竖向拼接缝焊接，形成分筒体层；当所有分筒体层全部制作完成后，将分筒体层分组焊接，形成若干筒体层，最后将筒体层外侧的加劲肋进行焊接；

步骤七、竖井安装：用运输车辆将各筒体层运至现场，现场进行吊装，先将最下层的筒体层吊装到规定位置，将其与底板接触的环缝进行焊接，再将剩余筒体层依次吊装到底层筒体上方，将各筒体层之间的环缝进行组对、焊接，形成一个整体的筒体，焊接完成后安装筒体外侧埋件。

5.根据权利要求4所述的核电站大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构的施工方法，其特征在于，步骤四中，竖向槽钢与卷制槽钢之间的连接方式为螺栓连接配合焊接固定；相邻子模架的卷制槽钢之间通过搭接焊固定。

6.根据权利要求4所述的核电站大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构的施工方法，其特征在于，步骤四中，子模架的高度比卷制钢板的高度小300～400mm。

7.根据权利要求4所述的核电站大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构的施工方法，其特征在于，步骤六中，将卷制钢板按照角度线逐件放在U型铁上，U型铁一方面用来托住卷制钢板，另一方面用来控制分筒体层半径，并使卷制钢板与内模架紧密贴合。

8.根据权利要求4所述的核电站大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构的施工方法，其特征在于，步骤六中，当卷制钢板的半径、垂直度以及周长均符合设计要求后，进行相邻卷制钢板竖向拼接缝焊接，其中，先焊竖向拼接缝的顶端和底端，防止竖向对接缝错边，再焊接竖向拼接缝的其余部分。

9.根据权利要求4所述的核电站大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构的施工方法，其特征在于，步骤六中，分筒体层进行拼装焊接时，利用龙门吊将一段分筒体层吊装到另一段分筒体层上口，吊装前分别在上段分筒体层的下口和下段分筒体层的上口测放出8个角度线，吊装就位时8个角度线一一对应。

10.根据权利要求4所述的核电站大直径堆芯碳钢竖井一体式模块结构的施工方法，其特征在于，步骤七中，所有环缝焊接完成后，在筒体外侧安装埋件，所有物项安装完成后，利用子模架作为操作平台，对筒体内侧进行防腐涂层修补。