中美AP1000大型结构模块现场拼装技术差异分析

【摘要】AP1000第三代核电技术正在中美两国同时建造，大型结构模块的现场拼装技术是AP1000模块化施工的关键技术之一。通过对中美AP1000大型结构模块现场拼装场地、模块拼装方法、翻转方式、焊接方式四个方面的差异分析，为我国后续AP1000和CAP1400大型结构模块现场拼装技术提供有益的借鉴。

【关键词】AP1000；大型结构模块；拼装技术

0、概述

1、模块拼装场地

依托项目的模块拼装场地为靠近海边的露天区域，它由5个模块子组件水平拼装平台，一个CA20和CA01整体组装平台和其它辅助设施组成。

大型结构模块的现场施工作业主要是模块的组对和焊接，其中焊接的质量控制容易受刮风下雨天气、温度、湿度等环境因素影响。依托项目的露天拼装场地由于靠近海边，经常为大风天气，空气潮湿且海边空气盐分高，在模块焊接期间经常需要设置防风棚来防风，在防风棚内设置钨灯除湿，海边空气中的盐分对模块的表面油漆有一定不利影响，依托项目CA20和CA01模块在拼装场地整体组装完成后，模块外表面油漆均有一定程度的色差，导致模块在核岛就位后需进行补漆工作。美国AP1000项目由于采用封闭的组装厂房，能够很好的控制工作环境和空气温度湿度，模块在封闭厂房内尺寸更稳定，有利于模块拼装期间的测量，也有利于模块组装期间的焊接质量控制和成品保护。

2、模块的拼装

依托项目大型结构模块的现场拼装采用子组件翻转后整体拼装的方法，它包括两个主要部分：子模块拼装成子组件，子组件翻转整体拼装成大型结构模块。CA20模块的现场拼装工序主要有：子模块现场验收→吊装到水平组装平台→尺寸和平面度检查→子模块调整定位→偏差校正→防焊接变形工装布置→子模块间组对焊接→子组件拼装完成→子组件翻转临时吊耳焊接→子组件翻转吊装防变形工装焊接→子组件翻转吊装至总装平台→反变形工装布置→楼板子模块安装→设备模块安装→焊接验收→总体组装→工装拆除→无损检验→防腐补漆→成品保护。

从以上CA20模块的现场拼装方法的介绍可以看出，由于美国AP1000项目采用子模块垂直翻转直接整体拼装方法，与依托项目子组件翻转后整体拼装方法相比，减少了子组件翻转过程中的临时吊耳、防变形工装和其它附件的焊接拆除作业。由于子模块垂直翻转整体拼装方法需要前一组件完全施工完后，才可进行下一个子组件子模块的施工，而依托项目方法各个子组件之间的施工作业可以同步进行或部分叠加，因此在进度上依托项目采用的子组件翻转后整体拼装方法有一定优势。

3、模块的翻转

4、模块焊接方式

在依托项目中，由于子组件采用水平组装，子组件翻转后再整体组装，大型结构模块墙体主焊缝的焊接形式平焊、横焊、立焊、仰焊4个位置都有，焊缝形式复杂，大型结构模块的焊接采用手工电弧焊。

在美国AP1000项目中，由于采用子模块直接整体拼装的方法，墙体主焊缝均为立焊缝，焊缝形式单一，大型结构模块的焊接采用二氧化碳气保自动焊，焊枪行走轨道布置在与焊缝平行约0.5-1 米处，焊枪及驱动机构为悬臂结构，挂载到行走轨道上，焊接时焊机自动送丝、自动行走，焊接电源和焊接参数监控屏设在地面。中国依托项目和美国AP1000项目模块焊接如图三所示。

美国AP1000项目采用自动焊，其焊接速度快、质量一致性好，表面美观，焊接质量稳定，焊接效率高，没有手工焊接的不均匀现象，但安装轨道需另外花费时间。依托项目采用手工电弧焊，需不停换焊条，焊接接头多，且需手工清渣，效率是所有焊接方式中最低的，并且焊接质量和焊接变形严重依赖焊工的个人技能水平和临场发挥。随着中国工人成本逐年增加，中国核电项目应逐渐加大焊机自动化技术的使用。

5、其它辅助设施

在依托项目子模块的水平拼装和整体拼装过程，施工场地采用大量的现搭脚手架，来支持工人高空安装焊接作业，现搭脚手架采用老式钢管，比较耗费工期，且不太灵活，有时候会妨碍模块内的测量作业，同时脚手架会造成模块额外的临时工装焊点和模块的表面污染。在美国AP1000项目中，高空作业主要采用云梯车，极大的方便了工人高空作业。

在模块整体拼装时，依托项目依靠组装平台上的角铁和模块中部设置的揽风绳来进行模块的调整和定位，在美国AP1000项目中，除组装平台上的角铁外，在子模块中部焊有带转轴的刚性套筒，刚性套筒可用于调整子模块的位置和垂直度。揽风绳只能拉，刚性套筒有拉和撑的功能，在子模块拼装调整时，刚性套筒定位更精准。

结语

从以上分析可以看出西屋联队在准备美国本土AP1000核电项目建造时，充分吸收中国AP1000依托项目4台机组建造的经验，同时结合本国雄厚的工业基础以及大量高素质的项目管理和职业技能人才，在大型结构模块拼装场地、子模块翻转、拼装方式、焊接方式等很多方面都有创新。目前，我国正在进行后续AP1000项目和CAP1000项目建设的筹备工作，通过对中美AP1000核电项目大型结构模块现场拼装技术差异的分析，将对后续项目建设提供更多有益的借鉴。