中國電建集團(tuán)核電工程有限公司 孫瑞升 趙廷魁 賈廣明

核電站核島控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)（control rod drive mechanism，簡稱CRDM）安裝于安全殼內(nèi)的反應(yīng)堆壓力容器頂蓋上，是一種豎直方向步進(jìn)運(yùn)動的磁力提升機(jī)構(gòu)，它按照指令帶動控制棒組件在堆芯內(nèi)上、下運(yùn)動，保持控制棒組件在指令高度或斷電釋放控制棒組件使其在重力作用下快速插入堆芯，完成反應(yīng)堆啟動、調(diào)節(jié)功率、保持功率、正常停堆和事故停堆等功能[1]。

控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)安裝主要包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)耐壓殼、隔熱套組件、線圈組件和棒位探測器組件在反應(yīng)堆壓力容器CRDM管座上的安裝。本文通過調(diào)研分析了解控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)的安裝工藝要求、安裝前準(zhǔn)備工作、安裝前檢查以及具體安裝流程等內(nèi)容，詳細(xì)開展敘述控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)耐壓殼的安裝工藝流程。

1 CRDM安裝工藝參數(shù)

為充分掌握目前國內(nèi)CRDM安裝方面的技術(shù)成果，調(diào)研了已建、在建項(xiàng)目的CRDM安裝工作。通過梳理已建、在建項(xiàng)目編制的安裝文件、上游出版的設(shè)計(jì)文件，安裝期間的經(jīng)驗(yàn)反饋等方式，了解掌握相關(guān)重要信息。

CRDM設(shè)計(jì)參數(shù)：目前國內(nèi)已建、在建核電項(xiàng)目CRDM的長度（mm）、重量（kg）分別為：紅沿河3～4號機(jī)組5545/291，陽江1～4號機(jī)組5545/291，紅沿河5～6號機(jī)組5579.8/293，陽江5～6號機(jī)組5545/291，寧德3～4號機(jī)組5545/291，防城港3～4號機(jī)組5579.8/293?？芍刂瓢趄?qū)動機(jī)構(gòu)CRDM設(shè)計(jì)尺寸均為5545mm左右，重量為291 kg，因控制棒長度及重量因素影響，安裝時需搭建專用平臺進(jìn)行吊裝并使用翻轉(zhuǎn)工具進(jìn)行保護(hù)，以保護(hù)控制棒在安裝時免受損傷。

CRDM安裝技術(shù)參數(shù)：控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)吊環(huán)緊固力矩、CRDM緊固力矩、同心度、Y型環(huán)與坡口間隙均為安裝時的重要參數(shù)。通過分析已建或在建項(xiàng)目控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)安裝技術(shù)參數(shù)為控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)安裝提供技術(shù)支持：紅沿河3～4號機(jī)組、紅沿河5～6號機(jī)組、寧德3～4號機(jī)組、陽江1～2號機(jī)組、陽江3～4號機(jī)組、陽江5～6號機(jī)組、防城港3～4號機(jī)組的吊環(huán)緊固力矩均為250Nm，CRDM緊固力矩均為420Nm、同心度均≤0.1mm、Y型環(huán)與坡口間隙均為0.04＜間隙小于0.25mm。

CRDM耐壓殼安裝專用工具：CRDM安裝構(gòu)架。CRDM安裝與焊接工作平臺和保護(hù)構(gòu)架，包括帶吊車的滾動軌道組件，500kg鋼梁、超壓裝置，360kg安裝用起吊梁用穩(wěn)壓裝置；CRDM耐壓殼臨時存放架；吊裝翻轉(zhuǎn)專用工具（圖1）。在20m平臺吊裝和翻轉(zhuǎn)豎立CRDM耐壓殼用的工具，包括一個從包裝箱里面吊出耐壓殼的平衡梁和一個翻轉(zhuǎn)耐壓殼的裝置；CRDM耐壓殼緊固扳手（圖2），緊固CRDM耐壓殼的特殊工具，包括一個卡環(huán)和一個連接力矩扳手的套筒。

圖1 吊裝翻轉(zhuǎn)專用工具

圖2 CRDM耐壓殼緊固扳手

2 CRDM安裝前的準(zhǔn)備工作

安裝前要求：CRDM安裝前要編寫耐壓殼安裝操作規(guī)程，詳細(xì)規(guī)定安裝操作步驟和安裝所需要的工具（尼龍吊帶4根、500N.m、50N.m力矩扳手各1把、溫濕計(jì)1個、0～3mm百分表1個、0～200mm鋼板尺1把、磁性表座1套、內(nèi)六角1個、塞尺10把）、儀器、保護(hù)措施、質(zhì)量要求、清潔用品、消耗品；消耗性材料：不起毛白布、威第爾、Neolube2潤滑劑、不銹鋼粘膠帶、鞋套、連體服、白手套。實(shí)施安裝的操作人員需具有CRDM耐壓殼安裝相關(guān)操作技能，做到持證上崗，起吊裝置和相應(yīng)的安裝設(shè)備驗(yàn)收合格；計(jì)量器具和儀器經(jīng)標(biāo)定并在有效期內(nèi)。

安裝過程中的要求。CRDM的包裝箱要運(yùn)進(jìn)反應(yīng)堆廠房后進(jìn)行包裝拆卸，在吊裝前檢查待裝設(shè)備的外觀和數(shù)量，確認(rèn)無誤后存放在專用存放架中，因?yàn)槟蛪簹ぽ^為細(xì)長，從包裝箱中移出、翻轉(zhuǎn)豎立、吊入頂蓋存放間的專用存放架的過程中使用吊裝翻轉(zhuǎn)專用工具，以防止彎曲變形以及防止損傷下端部的Y型填充環(huán)。

工作區(qū)域要求。壓力容器頂蓋存放調(diào)整好水平度，密封面要≤2mm；安裝區(qū)域滿足I級工作區(qū)域清潔度要求；CRDM安裝平臺安裝就位，平臺上要具有足夠容納安裝工作所需要的的焊接設(shè)備及檢查設(shè)備的場地，還要提供足夠的照明及電源設(shè)備。

安裝設(shè)備的準(zhǔn)備。CRDM工作平臺包括一個焊接工作平臺、一個耐壓殼存放架、一個通風(fēng)入口裝置、一個安裝在工作平臺頂部的500kg行車，以及吊裝及平衡裝置等（圖1）；安裝前使用防塵幔布或彩條布對工作臺進(jìn)行封閉隔離用以保證I級工作區(qū)域清潔度要求，在CRDM第一層安裝CRDM焊機(jī)及相關(guān)設(shè)備，Ω焊縫水壓試驗(yàn)設(shè)備到廠就位。

3 CRDM安裝工藝流程

耐壓殼就位前，需要檢查及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為：螺紋規(guī)檢查管座外徑。止規(guī)檢查，止規(guī)不應(yīng)通過管座。通規(guī)檢查，通規(guī)應(yīng)通過管座；耐壓殼與填充環(huán)尺寸檢查。Y形環(huán)與耐壓殼焊點(diǎn)尺寸≤2mm，填充環(huán)與耐壓殼之間的間隙＜0.04mm，填充環(huán)兩個端頭相接處間隙＜0.6mm。

3.1 安裝主要步驟

耐壓殼部件擰入RPV頂蓋管座上；對耐壓殼部件進(jìn)行焊接；焊接完成后進(jìn)行目視檢查和液體滲透檢查；無損檢測完成后進(jìn)行水壓試驗(yàn)（耐壓殼部件的安裝順序不能影響目視檢查和液體滲透檢查的可達(dá)性）。

3.2 耐壓殼安裝就位步驟[2]

將耐壓殼部件拆箱取出，水平放置在木質(zhì)支架上并安裝翻轉(zhuǎn)工具；檢查耐壓殼上部的吊環(huán)螺栓已經(jīng)緊固，緊固扭矩為250N.m；耐壓殼部件連接到專用的吊裝工具上，耐壓殼部件至豎直位置后拆卸翻轉(zhuǎn)工具，再將耐壓殼部件吊到臨時存放架中進(jìn)行保護(hù)；拆卸CRDM管座保護(hù)裝置，使用Neolube2潤滑劑對管座螺紋進(jìn)行潤滑，然后使用螺紋規(guī)對管座螺紋進(jìn)行檢查；安裝隔熱套管后使用行車將耐壓殼提起并拆除保護(hù)環(huán)檢查點(diǎn)焊位置。

使用丙酮清洗焊接坡口機(jī)熔化填充環(huán)（Y型環(huán)），待丙酮自然揮發(fā)后再用干燥無毛白布擦拭干凈；使用行車緩慢下降耐壓殼在距離管座50～100mm處停止，使用360公斤平衡裝置緩慢將耐壓殼落在管座上，然后使用專用夾緊工具將耐壓殼沿螺紋擰在管座上，旋入過程要緩慢以避免損傷螺紋并保證耐壓殼對中，還要注意防止損傷耐壓殼表面。

耐壓殼擰緊到管座過程中，在距離耐壓殼最終位置約10mm時檢查同心度，同心度要≤0.1mm；使用專用夾緊工具和力矩扳手將耐壓殼緊固在管座上，扭矩值要求為420N.m；安裝檢查Y形環(huán)與管座端面間的距離要滿足0.04mm＜gap＜0.25mm（每次將耐壓殼放入臨時存放架后都要把吊裝口關(guān)閉）。

CRDM耐壓殼在安裝過程中要反復(fù)檢查端面間隙并形成相應(yīng)記錄，安裝就位后耐壓殼部件焊接、目視檢查、液體滲透檢查和水壓試驗(yàn)檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)項(xiàng)目和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)本文不再贅述。

3.3 完工檢查

完工后的檢查內(nèi)容及檢查要求如下：用螺紋規(guī)檢查接管座外徑，止規(guī)不通過管座、通規(guī)通過管座；耐壓殼緊固到接管座的同心度和力矩值檢查，要求≤0.1mm，420N.m；焊接前檢查耐壓殼Y形環(huán)下表面與接管座間隙檢查，要求0.04mm＜gap＜0.25mm；檢查接管座、耐壓殼及設(shè)備標(biāo)識；耐壓殼頂部吊環(huán)螺栓力矩檢查，要求250N.m。

4 結(jié)語

核島控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)的安裝技術(shù)與管理涉及到核島安裝工作的各個領(lǐng)域，本文通過研究技術(shù)文件、圖紙要求，掌握吊裝、安裝等技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計(jì)配置專用工具、設(shè)備等內(nèi)容。側(cè)重于從安裝邏輯及技術(shù)的角度對控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)的安裝過程進(jìn)行剖析?？刂瓢趄?qū)動機(jī)構(gòu)的安裝是一門復(fù)雜的工作，涉及核電建設(shè)的方方面面，還有很多地方需要進(jìn)一步深入的研究和經(jīng)驗(yàn)積累，通過調(diào)研與分析，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，為壓水堆核電廠控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)安裝提供借鑒基礎(chǔ)。