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中核华兴开创核电不锈钢水池焊接新纪元

台山核电站1号核岛不锈钢水池施工完成

时间: 2013-04-17 来源: 中核华兴 作者: 何华兴

不锈钢水池

下料

覆面板加工

3月27日,中核华兴台山核电项目部完成1号核岛安全壳内换料水贮存箱水池底板焊接,世界核电建造史上首个采用单面焊双面成形焊接工艺建造的不锈钢水池顺利完工,中核华兴开创了核电不锈钢水池焊接的新纪元。

IRWST水池(In-Containment Refueling Water Storage Tank),中文名称“安全壳内换料水贮存箱”,位于反应堆厂房内,是EPR堆型新增结构,围绕堆腔建造,结构不规则,呈扇面状。水池标高在-6.29米到-2.3米之间,由底板、墙体和天花板三部分组成,工作状态下贮存含硼水1894立方米。换料期间,提供反应堆厂房水池所需要的水和生物屏蔽保护,确保注水泵的水源供应,发生事故的情况下,则用于向安注系统和安全壳余热排出系统提供水源,是RRC-B(可能造成大量放射性释放的严重事故)状态唯一的含硼水源。

摸索出一整套施工工艺

台山核电站1号核岛IRWST水池,采用的单面焊双面成形焊接工艺,在世界三代EPR核电建造中尚属首次。中核华兴台山核电项目部通过积极与业主及阿海珐设计公司沟通,制定了多种试验方案。在近两年时间里,先后尝试了药芯焊丝、带铜衬垫、带陶瓷衬垫等多种工艺,通过不断的改进与优化,最终选择采用单面焊双面成形焊接工艺。这种全新的建造工艺不同于同堆型FA3、OL3核电站,取消了背面垫板,减少了背面垫板对覆面板的拘束度,焊缝焊接时在焊缝背面进行氩气保护,更具灵活性及可操作性。

在核电建造领域,一种全新工艺的应用无疑要面临巨大的困难和挑战。在单面焊双面成形工艺制定、焊缝背面保护和无损检测等方面,中核华兴台山核电项目部专门成立了科研小组,负责IRWST水池单面焊双面成形工艺研究。在研究伊始,为选择适用的焊接工艺,先后进行了12组工艺对比试验,在试验的基础上,不断进行反馈、总结和改进,确定了最终的焊接工艺。在焊接工艺选定后,发明制作了5种氩气室,作为焊缝背面气体保护装置,完全实现了整个水池区域焊缝的背面保护。同时,设计制作了焊缝背面成形检测装置,利用“微距摄像+影像采集”装置,在第一时间观测焊缝背面质量,降低表面缺陷对射线评片的影响,提高焊缝的一次合格率。经初步统计,IRWST水池现场焊缝总拍片数量7445张,焊缝一次合格率高达97.1%,焊缝质量符合技术规范要求。

随着该工艺的实际应用,中核华兴申报的《一种焊接用气体保护罩》等7项发明专利中的4项已获得国家知识产权局授权。

解决了一系列施工难题

作为EPR核电新增水池,IRWST水池设计新颖、结构复杂。墙体分内弧、外弧和直墙三种构造,覆面板在安装时通过焊接在一次预埋件上的螺杆进行固定,导致相应区域的墙体竖向检漏槽无法安装,二次混凝土无法一次浇筑完成,需进行多次预留区灌浆,土建施工和不锈钢安装交叉进行。在底板结构中,焊缝排布错综复杂,无任何规律,覆面板安装必须按照特定的顺序进行,但设计方未给出任何拍片孔信息,而是由承包商自行设计,现场施工面临极大困难和挑战。

面对以上难题,科研小组定期组织讨论,不断优化施工方案,结合水池的结构特点,确立了“先一般、后特殊,化整为零、最后整合”的安装方法。在现场安装时,将墙体和底板分割为多个独立施工单元,拓展工作面,拓宽工作思路,积极创新。无数人辛勤的汗水与努力换来了今日的辉煌与成就,IRWST水池单面焊双面成形焊缝总长约2030米,完全实现了衬里焊缝和拍片孔焊缝100%的射线检测,积累了丰富的结构复杂区域、封闭狭窄区域内不规则焊缝的射线检测经验,为整个IRWST水池现场施工增添了浓墨重彩的一笔。

从水池结构细化设计到复杂区域三维建模模拟,从“几”字件模块化安装到拍片孔独立设计施工,从拐角焊缝氩气室预埋到底板焊缝磁吸辅助检测,一系列的施工难题被逐个击破,一个个的施工亮点不断呈现,一张张射线底片记录了威尼人斯娱乐全部网址的脚步,一道道焊缝交织成IRWST水池施工的完美画面。

培养出一个创新团队

在IRWST建造施工过程中,国家核安全局和核能行业协会多次参观指导,给予高度评价。业主公司、EDF专家和设计方ANP相关人员,多次进入现场参观学习,赞叹中核华兴高超的不锈钢水池施工建造水平,树立了敢于攻坚克难的良好形象。

更为重要的是,培养了一个具有开拓创新精神的团队,为中核华兴发展提供了宝贵的财富,其中现场施工班组获得台山核电合营公司“ 2012年度安全质量标杆之星班组”荣誉称号,并被推选为中广核集团2012年度安全质量标杆班组。

3月27日,最后一道焊口焊接完工,标志着台山核电1号核岛IRWST水池施工已圆满结束。2号核岛IRWST水池正在紧张有序施工,台山核电项目部将会继续提升改进IRWST单面焊双面成形工艺,引入氩弧自动焊工艺提高焊接质量,保证施工进度,努力实现虚拟仿真施工优化不规则水池施工工序,继续发掘编制专利,保护单面焊双面成形工艺的知识产权,提升科研创新能力。

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