AP1000技术难点简介.ppt

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1、AP1000技术焊接难点简介三门核电有限公司刘琼2007年9月23日摘要：AP1000机组作为原型堆将首次在三门厂址进行建造，很多直接影响电站运行的新技术一直是备受关注的焦点，本文简要介绍了AP1000主管道钢制安全壳（CV）及反应堆压力容器的焊接技术难点，旨在为将来工程的顺利实施提供素材和思路。目录1.AP1000概述2.AP1000主管道的安装与焊接3.钢制安全壳4.AP1000反应堆压力容器5.结论1AP1000概述西屋电气公司的AP1000先进非能动型压水堆是在AP600的基础上设计开发的百万千瓦级压水堆。设

2、计AP1000是为了实现高安全性和良好的运行性能记录，虽然它仍然延续了成熟的压水堆技术，但其主要的特点是依靠自然力来保证电站的安全特性，即应用非能动安全系统。非能动安全系统设计采用加压气体、重力流、自然循环流以及对流等自然驱动力，不使用泵、风机或柴油发电机等能动部件。非能动系统的使用使核电厂的设计比传统的压水堆核电厂有显著的简化，例如阀门减少了50%，安全级管道减少了80%，电缆减少了70%，泵减少了35%，抗震厂房减少了45%，图1比较直观的反映了简化的百分比。这样的简化设计不仅可以缩短施工工期，还具有便于运行和维

3、修（使维修活动最小化）、降低造价等优势。图1AP1000非能动安全系统部件和材料数量简化百分比2AP1000主管道的安装与焊接2.1AP1000主管道概述2.2AP1000主管道焊接方案2.3AP1000主管道窄间隙焊接与常规机组（以秦山核电二期为例）主管道传统焊接方法比较2.4AP1000主冷却剂管道焊接技术难点2.1AP1000主管道概述AP1000核电站主冷却剂管道包括两个环路（指一个堆），每个环路包括1个热段管段和2个冷段管段，每个管段包括2道焊口，其中一道焊口连接反应堆压力容器，另一道焊口连接蒸汽发生器（对

4、热段）或主泵（对冷段），整个主冷却剂管道总共12道焊口。主管道结构参见图2。图2AP1000主管道结构图主冷却剂管道的材料为316LN超低碳不锈钢整体锻件，通过热弯和热挤压形成弯头和制造管口，其中热段直径（外径）37.5英寸，厚度3.25英寸，冷段直径（外径）27英寸，厚度2.56英寸。AP1000采用全锻件式主管道是设计方面的要求。整体锻造管道，消除了焊缝、降低了成本、减少了在役检查的工作量。总体安装思路是先将主管道就位、压力容器安装，待蒸发器到货后先将它安装就位，然后组对主管道与压力容器及蒸发器，并通过预留反变形

5、、合理安排各焊口的焊接工序等措施来平衡三个管段的焊接收缩变形，使焊缝区在整个焊接过程中得到相对自由状态的收缩，控制焊接残余应力的产生。2.2AP1000主管道焊接方案目前国内核电站主冷却剂管道所采用的焊接工艺基本为大坡口的手工焊和半自动焊接方法，往往一个对接焊缝需要数位焊工通过连续数日的高强度施焊才能完成，焊工劳动强度大，焊接效率低；同时，手工焊也受到工作环境及焊工状态等诸多不确定因素的影响，焊缝质量不好控制。为了提高焊接效率、有效的保证焊接质量，AP1000主管道的焊接将采用窄间隙自动化焊接方法。窄间隙自动焊接不仅

6、可以大幅度减少坡口横截面积、大大减少焊接金属的填充量，而且在不太大的焊接热输入下，可以实现高效焊接。下面从焊接方法、设备需求、人员需求、工期需求、焊接空间需求等多个方面介绍AP1000主管道使用窄间隙自动化焊接方法进行焊接的基本方案：2.2.1焊接方法考虑现场焊接空间狭窄、全位置进行焊接及焊缝质量要求高等特点，AP1000主管道焊接优先选用窄间隙钨极氩弧焊方法进行自动化焊接。2.2.2设备需求大厚壁不锈钢焊缝在焊接过程中收缩非常明显，鉴于克服焊接残余应力和降低组对难度的要求，有时需要几道焊口同时进行焊接，因此经过初步

7、考量，确定需要窄间隙钨极氩弧焊焊机及其配套设备5套，其中4套同时或非同时投入使用，1套备用。管道坡口机需要2套，一套用于加工冷段，一段用于加工热段。2.2.3人员需求依上所述，为了减少焊缝收缩变形，现考虑高峰期4道焊口同时施工，为了满足此需求，高峰期每个工作班组需要配备4个焊接作业小组，每个焊接作业小组配置2名焊工（1名主操、1名辅操）。2.2.4工期需求在满足上述人员及设备需求的前提下，AP1000主管道采用窄间隙焊接方法焊接一道焊口所需要的时间大约为7~10个工作日，考虑几道焊口同时施工的情况，现初步估测主管道的

8、安装焊接时间大约为2~2.5个月。2.2.5焊接空间需求由于模块化施工概念的引用，AP1000机组的主管道安装空间与传统机组的主管道安装空间有所区别：AP1000机组的主管道横贯CA01模块，这样的布置使主管道的安装空间被严格的限制，因此焊机操作空间也非常有限。根据加拿大goldtrack公司提供的焊机技术资料可知，GoldTrackV型焊机机