通过海阳现场支持探讨AP1000模块设计及改进建议——CA20内部的KB模块安装问题论文_徐刚

上海核工程设计研究院

摘要：在现场安装时发现，CA20内部的KB模块在Z方向难以满足模块安装公差。本文将对各涉及的KB模块的具体情况分为正公差和负公差分别进行分析。从而进一步完善KB模块的设计，有利于AP1000后续项目的进一步开展。

关键词：CA20；KB模块；公差；现场施工

ABSTRACT：Installation at the scene found，CA20 internal KB module module in the Z direction can not meet the installation tolerances. This will involve the KB module each specific situation into positive and negative tolerance tolerances were analyzed. Further improve the KB module design，follow-up projects beneficial AP1000 further promoted.

Key words：CA20，KB module，tolerance，site construction

1.概述

CA20内部包含KB20、22、23、27、28、37、38 七个设备模块。在现场安装时，问题主要集中KB模块在Z方向难以满足模块安装公差，遂将具体情况分为正公差和负公差两种分别进行分析。对于正公差的情况，打磨对应KB模块的锚固板是目前比较便捷的方法；而对于负公差的情况，现场则多采用垫板的方法。但是，目前并没有任何相关文件对具体打磨厚度或最小垫板厚度进行指导。本文将会通过对这七个模块安装问题的具体分析，指导模块的安装工作，同时对其他类似结构的AP1000模块的设计及安装也有一定的参考价值。

2.详细分析

KB模块安装形式不同，KB23、37、38这三个模块直接安装在工字钢梁上，其周围是用格栅板铺设的工作平台；而KB20、22、27、28这四个模块安装在CA20钢制楼板上。下面，本文将对这两类情况分别进行分析。

● 安装在工字钢梁上KB模块（KB23、37、38）

根据APP-GW-K9-100 Rev.0 2.8节，AP1000 KB模块的安装公差：±1/4”，而APP-CA20-S5Y-00002A Rev.0 3.8.5节中规定用于支撑钢梁的角钢（类似于牛腿的作用）的安装公差：±1/8”。由于工字钢梁直接安装在角钢上，故此公差可作为工字钢梁的安装允许公差。而对于CA20上的工字钢梁来说，由于其长度较短，故可忽略其长度方向上的拱形变形。但对其制造公差应予以考虑，详见下表。

表1

对于KB37、38来说，已于APP-KB37-SS-201 Rev.1和APP-KB38-SS-201 Rev.1中，对所有锚固板下新增了4 1/2”X1’-0”X1 1/2”的板1（详见图1）用以提高整个KB模块的标高。根据KB37、38在表3中的计算，这两个模块底部厚度为9/16”的锚固板就能满足电厂运行工况的力学要求。新增加的板1比锚固板具有更大的受力面积，那么可以认为在同等厚度条件下，该板也能够满足模块电厂运行工况的力学要求。所以，至多该板厚度上有15/16”的余量可供模块标高调整，能够在综合考虑工字钢梁安装允许公差及制造公差的情况下，满足KB模块安装公差的要求。

建议在KB37、38模块安装就位图上添加相关说明，以允许现场根据实际情况对板1进行打磨或更换更厚的板以符合安装公差的要求，但打磨后最小板厚不应小于9/16”。

KB23是直接把模块底部锚固板焊接在工字钢梁上（见图2），而相对于KB37、38来说，KB23的锚固板更厚，达到1”。根据表4的计算结果，其锚固板具有5/16”的调整余量。但综合工字钢梁的安装公差（±1/8”）及制造公差（+1/4”，-1/8”）考虑，还是略微小于极限情况下的正公差+3/8”，不能完全满足KB模块安装正公差+1/4”的要求。故建议在后续项目中增加KB23 锚固板的厚度至1 1/8”以增大其调节余量，以满足现场施工的需要。对于现场有可能出现的负公差来说，允许现场采用垫板的做法。但垫板应在长度及宽度方向上大于锚固板的尺寸，并留出足够的焊缝空间。由于垫板比锚固板具有更大的受力面积，故垫板的最小厚度与KB23 锚固板最小厚度相同是能够符合电厂运行期间的受力情况的。

◆ 安装在CA20钢制楼板上的KB模块（KB20、22、27、28）

根据APP-GW-K9-100 Rev.0 2.8节，AP1000 KB模块的安装公差：±1/4”，而APP-CA20-S5Y-00002A Rev.0 3.8.8节中说明CA20楼板的表面平整度：±1/2”。从图3可以清楚的看出，KB模块的安装公差和CA20楼板的平整度之间存在矛盾。由于相关公差设置不合理，其无法指导这四个KB模块在CA20楼板上的现场安装。

CA20对楼板的表面平整度的要求大大低于KB模块安装的要求。现场安装时，就会对KB模块及CA20楼板在Z方向上有更多的调整余量的要求。

KB20、22、27、28直接安装在CA20楼板之上，这四个模块所有的锚固板的大小、厚度均相同。根据表3、4的计算结果可得，KB20、27、28的锚固板具有3/16”的余量，而KB22的只有1/16”的余量。相比CA20楼板最多可达+1/2”的公差，这KB22模块上的锚固板所具有的调整余量过小。当极限正公差+1/2”出现时，无法满足安装需要。建议在后续项目中，为满足正公差的要求，可在锚固板增加一块1 1/2”的钢板，类似于KB37、38模块中与工字钢梁连接部分的结构，以增大模块本身的调节余量。当负公差时，可采用类似与KB23相同的对垫板的要求，但垫板的最小厚度分别对应于KB20、27、28为9/16”及KB22为11/16”。

3.结论

通过以上分析可以看出，KB37、38模块目前的设计完全能够满足AP1000的正公差的要求。而对于KB20、22、23、27、28来说，其设计还需进一步的改进以满足目前对正公差的要求。然后，目前通过模块厂的反馈，一般CA20内部楼板变形主要集中在楼板支撑处。建议在后续项目中，在这五个模块中采用类似于KB37、38模块中与工字钢梁连接部分的结构。而对于负公差来说，允许对较大的缝隙采用垫板的方法。各模块最小的垫板厚度应与表3、4中计算得出最小锚固板厚度相同，以保证对垫板力学性能的要求。

此外，由于CA20楼板上的KB模块基本均为气动泵模块，在正常运行时会产生一定的振动。模块在垫板处理后，可能仍旧在垫板与楼板或垫板与锚固板之间存在小的间隙。气动泵运行时的振动会对焊缝强度产生影响，详见图4画圈处。所以，在进行垫板操作前应尽量事先测量好垫板处相应的尺寸，并按其加工垫板，以减少垫板后的间隙。