modal测量技术总结-.doc

modal测量技术总结_

———————————————————————————————— 作者：
———————————————————————————————— 日期：

3

个人收集整理 勿做商业用途

CV测量技术总结

单位名称 工程研究院测量
作者姓名 王福军
提交日期 2011年3月10日

摘 要
针对三门AP1000核电安全壳（CV）组装与安装过程中的测量工作，主要内容有底封头组装前的场地定位放线测量、底封头的组装测量、底封头在焊接过程中的变形监测以及底封头完成后的验收测量，并对施工过程中,遇到的疑点难点提供了相应的测量方法和依据.本文还阐述了筒体的测量以及其他相关测量内容，对CV的顺利施工提供了必不可少的技术支持。
关键词：三门核电,AP1000，安全壳，底封头，变形监测, 测量方法

引 言
安全壳（CV，Containment Vessel）是用来控制和限制放射性物质从反应堆扩散出去，以保护公众免遭放射性物质的伤害。万一发生罕见的反应堆一回路水外逸的失水事故时,安全壳是防止裂变产物释放到周围的最后一道屏障。
三门AP1000核电安全壳是根据ASME第Ⅲ卷第一册NE分卷《MC级部件》设计的，属于MC级核设备.
安全壳是大型压力容器,既有内压作用，又有外压作用。其设计内压为407 kPa（149°C时），设计外压为20 kPa（21°C时）.作为核反应堆的最后一道屏障，对该安全壳的整体测量是影响容器的一个非常重要的因素。
本文就三门AP1000安全壳做一些测量总结，着重对底封头的组装到安装的过程中所遇到的测量内容,测量疑点难点,测量困难以及如何依次解决做一个较为详细的总结。同样也能让我们明确测量在CV的施工过程中是重要环节之一。
目 录
1。 安全壳的结构 4
2。 安全壳的测量 4
3。 底封头的测量 5
3。1。 底封头的组装测量 5
3。2。 成形底封头的测量 6
3。3。 底封头外侧的放线测量 9
3。4. 底封头安装中的测量 9
3。5. 底封头安装后的测量 9
4. 筒体的测量 10
4.1。 成形筒体的测量 10
4.2。 筒体安装后的测量 11
5. 顶封头的测量 11
6。 贯穿件套管的测量 11
7. 结论 12

1. 安全壳的结构
CV安全壳的内径为39624mm，整体高度为65633mm，总重3249吨，由一个底封头、四个筒体环、一个顶封头六部分组成。钢板材质为SA738 B，如图1。

图1 安全壳的结构
上、下两个封头分别由64块41.5mm厚的钢板焊接而成,高11468mm，重达575吨。每个封头又分为四圈，由内而外每圈板分别为：2块、6块、24块、32块钢板拼接而成,单块钢板最重为14。1吨.四个筒体环由下而上分别重575吨高11633mm、重583吨高11649mm、重528吨高11649mm、重605吨高7766mm.单板最大重量为15吨。
2. 安全壳的测量
安全壳的测量分为底封头的测量、筒体的测量以及顶封头的测量,当然还有其他附件的测量，比如贯穿件的测量。
3. 底封头的测量
3.1. 底封头的组装测量
底封头组装过程中的测量项目有:底封头钢结构支撑块位置、底封头板位置、各圈的上口半径和水平度、调整板尺寸、 底封头形状。
1) 底封头坐标系和支撑钢结构坐标系采用相同的中心点。底封头坐标系不同于支撑钢结构的坐标系，如图2。

图2 底封头坐标系和钢结构坐标系
2) 钢结构支撑块位置测量.在组装每圈封头板之前，用全站仪测量支撑块中心相对于底封头中心的位置,以供分析支撑块的位置是否符合组装要求。支撑块的位置计算和底封头的形状测量计算一样，只是需要考虑板厚问题，底封头的形状计算在底封头的形状测量中会叙述.
3) 底封头板位置测量.5B板(第一圈板)放置在钢结构上之后，用铅锤检查5B板的中心位置和板的方向.5B板纵缝的中心作为组装过程中的底封头中心，并在5B板上标记出底封头的0°方向。其余各圈板的方向以该0°方向为准。
4) 除5B外，每张板就位后，用全站仪检查板的中心线是否通过封头中心.
5) 半径和水平度测量。每圈板组对好后，需测量该圈上口的半径和水平度。每张板不少于两个测量点。得出的数据要根据现场实际情况和设计要求结合考虑，每圈板的水平度和半径都会影响下一圈板的组装，也影响着组装后的焊接，同时还影响过程的或最后成形底封头的整体形状。
6) 调整板尺寸测量.在调整板两侧的钢板边缘标记出测量点。测量点离钢板边缘的距离应保持一致，相邻点展开距离（弧长)不大于2m，如图3.测量出这些点的三维坐标，计算出调整板的尺寸。

图3调整板尺寸测量
7) 底封头形状测量。在最后成形的底封头测量中,形状测量是最重要的测量内容之一。在底封头就位后也要对其整体测一次形状，从而了解底封头的最新变形以及是否偏差过大。在钢板定位焊之前，必须测量待焊钢板的表面形状。焊接过程中可适当地测量底封头的形状，及时了解底封头形状变化情况。过程测量是一个相当重要的过程，不仅能及时提供最新数据，也能为下一步工作提出最新方案。每次的形状测量，数据都有不同的变化，每一次的过程测量都会影响下一步的焊接工作，会有因为局部形状在过程中出现偏差过大，导致焊接方法变动的情况.
3.2. 成形底封头的测量
成形底封头的测量项目有：底封头筒体端直径和底封头形状，底封头上安装测量控制点的建立.
1) 筒体端直径测量。将全站仪架设在封头内表面中心上，测量距底封头内表面中点11430mm高的封头上端口的直径。测量点宜均匀分布，且每张封头板不少于2个测量点。
2) 底封头形状测量。过底封头中心的内表面纵截面理论形状是长半轴为19812mm，短半轴为11468mm的半椭圆。底封头的形状可采用全站仪测量。通过测量出内表面一定数量的点的三维坐标,计算出这些点与理论形状的偏差。测量点应尽量布置均匀，且不应布置在焊缝上。推荐的测量点布置如图4.底封头的形状测量还可以使用样板，由于底封头的结构特殊，它并非是我们表面上所看的半球体结构，它是有不规则的五段弧线组成。若采用整体样板，其制造和使用都不现实。若采用局部样板,由于椭圆各处的曲率不一致，就导致不同位置需要不同曲率的样板来测量，这就需要无数多个样板.所以在底封头形状测量我们选择了全站仪测量。

图4 底封头形状测量点位分布
3.3. 底封头外侧的放线测量
以底封头内表面中心为坐标原点，通过转点在施工场地上做好几个控制点，并标记保护好。利用控制点进行底封头外侧的放线测量，如支柱的放线和剪力钉的测量.
3.4. 底封头安装中的测量
底封头安装过程中的测量项目有：底封头内表面中心的位置和标高，以及底封头方位。
1) 在底封头就位过程中，把全站仪架设在恰当位置处(一般选择观测方便的较高处,如CA20上)对底封头中心位置进行监测.
2) 在同步顶升系统工作时,利用架在高处的全站仪对底封头中心标高进行监测。
3) 底封头内部架设全站仪测量底封头上8个等高点的水平度。
3.5. 底封头安装后的测量
底封头安装后的测量项目有：底封头方位及内表面中心的位置和标高，底封头形状，上口切割放线测量，上口切割后的底封头筒体端直径、标高和周长。
1) 利用较高处位置的全站仪测量底封头中心位置和标高，以及底封头的方位。
2) 上口切割前，应在底封头上放出切割线。切割线是通过相同高度的一定数量的点连线而成的，相邻两测量点距离不应大于连线工具的长度.
3) 上口切割后的底封头筒体端直径测量和成形底封头筒体端直径测量一样.
4) 上口切割后，用水准仪测量底封头上端的标高。测量点数不少于96个。上口水平度的保证对筒体第一环就位起着极其重要作用，保证筒体以及顶封头就位后不会出现倾斜情况。
5) 上口切割后的底封头筒体端周长测量。测量周长是为了确定筒体第一圈调整板的长度,以及确定筒体第一环安装时环缝的组对错边量.周长使用卷尺测量。测量时应采用拉力计保证卷尺完全伸展，同时卷尺应位于同一高度，并记录钢板表面温度。测量次数不少于两次。可用磁铁或胶带来固定卷尺,如图5。如需获得内侧周长,还需要测量板厚。相互匹配的位置的周长应使用同一把卷尺测量，例如底封头筒体端和筒体第一环下端.

图5 周长测量
4. 筒体的测量
4.1. 成形筒体的测量
成形筒体的测量项目有：筒体直径、周长、局部形状和下端水平度。
1) 筒体直径可采用全站仪测量。测量数据应能尽量反映筒体的真实状况和最大直径.对于直径较大的区域,可适当增加测量点,尽可能测出最大直径.推荐的测量点布置如图6。

图6 筒体直径测量点位分布
2) 测量筒体下端和上端的周长。上端周长也可以在筒体安装后测量。
3) 筒体局部形状采用样板测量。测量数据应能尽量反映筒体的真实状况和最大偏差。对于偏差较大的区域，可适当增加测量点,尽可能测出最大偏差.推荐的测量点布置如图7。

图7 筒体局部形状测量
4) 测量筒体下端的标记点水平度
4.2. 筒体安装后的测量
安装后筒体的测量项目有:筒体直径、局部形状和上端口水平度。这几个测量内容可参照成形后的筒体测量,内容和方法一致。
5. 顶封头的测量
顶封头的测量项目与底封头大致相同。顶封头的形状测量方法有待进一步确定。
成形安全壳垂直度是指安全壳两切线间的筒体垂直度，使用全站仪或铅锤测量，测量位置不少于30处。
6. 贯穿件套管的测量
贯穿件套管的测量项目有：开孔中心放线，套管轴线方位测量。
根据已经确定的坐标系，架设全站仪于合适的一个控制点上，精密对中整平，按照设计图纸，放样出贯穿件中心点在安全壳上的位置。
根据核岛的测量控制网，通过测量套管两端中心坐标，计算出套管轴线的方位。
7. 结论
目前，三门核电安全壳的整体测量只有底封头、筒体和贯穿件的测量为最重要的，其余测量的精度要求也很高，同样要做到很精确.在底封头的测量中，形状测量的比重占了70%甚至更多，根据设计方提供的公差，不停的测量，才能保证施工的准确。筒体的测量主要是直径、形状和周长的测量。本文中所阐述的测量为整个安全壳中所占比重最大，也是最重要的测量，测量步骤环环相扣。

参考文献
[1]。 ASME Boiler & Pressure Vessel Code, Section Ⅲ， Division 1， Subsection NE， Class MC Components. 2004
[2］. 中国有色金属工业协会主编。 工程测量规范. 北京: 中华人民共和国建设部。 2008
第 14 页/共 13 页