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中国精度:毫厘之功如何炼就?“华龙一号”背后的故事

来源: 中国日报网
2022-09-27 13:55 
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中国日报网9月27日电 “1毫米,是“华龙一号”340多吨穹顶吊装最大误差。”近日在《大国重器里的中国精度》视频中,“华龙一号”作为累积于每一次不差毫厘的宏伟工程代表精彩亮相,成为镌刻国家发展的重要坐标。

9月25日,坐标位于广东省惠州市惠东县黄埠镇红海湾西北岸的太平岭核电项目2号机组核岛完成“穹顶”吊装,“1毫米”的中国精度再次在大国重器“华龙一号”镌刻。

从制造到“智”造 把好“预制精度”

此次完成吊装的太平岭核电项目2号机组核岛“穹顶”是中建二局参与建设的第4个“华龙一号”核电机组。早在2016年,中建二局就开始参与到国家首批“华龙一号”机组建设。相较于本次太平岭2号机组核岛“穹顶”吊装的轻车熟路,二局建设者在2018年首次完成防城港“华龙一号”核电站3号核岛穹顶吊装时却面临不小的困难。

防城港核电3号核岛的穹顶是个外形酷似巨型“帽子”的半球体,穹顶高度超过13米,直径45米,相当于3.5个标准篮球场大小。但是当时裁剪钢板的机器只能裁切直线,而“帽子”的构件需要弧线,这也是铆工班班长王红星被难住的原因。

市面上最大的地规无法满足华龙一号巨型钢板的绘制需求。“这就相当于让你在纸上画直径10厘米的圆,但是给你的圆规最大只能画2厘米。”

既然没有现成可用的“圆规”,那为什么不能自己造一个?在王红星的启发下,铆工班的成员集思广益、反复打磨,终于成功制造一个“画圈”的秘密武器—超长版地规,保证了裁切的精度和不同形状的要求,最终编织了一顶完美的“帽子”—核岛穹顶。

其实不仅穹顶,核电站是在每1毫米的精度上积累起来的。近年来,二局建设者在预制环节融入了智慧建造,逐步研发不锈钢薄板的TIG自动焊、预埋件自动焊接机器人,核电品质、中国精度进一步有了智慧技术的全力加持。其中,预埋件自动焊接机器人充分解决了核电领域焊接预埋件数量多、质量要求高的难题,施工人员只要将机器人的固定工作台夹具根据焊接型号完成定位调整,这位“焊”将将用3倍于人工的工效开展焊接作业。目前,焊接机器人已广泛应用于核岛8万多个预埋件预制工作中,并在2021中国国际服务贸易交易会、首届大国工匠创新交流大会等多次亮相。

中建电力承建的广东太平岭核电项目华龙一号2号机组穹顶吊装过程照片

从图纸到动画 把控“吊装精度”

防城港“华龙一号”核电站3号核岛穹顶吊装时,时任项目总工程师的刘军犯难如何把预制好的穹顶从地面一次成功吊装到60多米高。“整个吊装过程可以比作给一个杯子盖上盖子,最终确保这个杯子密闭。而核电建设的标准非常之严苛,误差不允许超过毫米,相当于我们要实现刀刃与刀刃的对接!”难度之高可想而知。

实现这样精确的误差条件,仅仅在图纸上把穹顶“画”出来,远远不够,刘军想要达成的效果是“画”出动态的穹顶。

这样的想法推动了国内首次把BIM技术应用到核电建造过程中,模拟了吊装的全过程,运用BIM模拟将整个吊装过程提前可视化和动态化呈现,把不可预知的因素通过一次次动态模拟变得清清楚楚。

2018年5月23日,广西防城港核电3号核岛穹顶吊装成功!二局建设者首次成为华龙一号“1毫米”精度的“建”证者。

攻下“巅峰”,只是一角。二局建设者在核电建设领域运用BIM技术的有效探索,推动太平岭核电项目模块化施工技术得以实现。

核岛筒体钢衬里施工是整个工程施工中至关重要的部分,有着极大的施工难度。传统工艺采用现场分块安装+焊接作业,当钢衬里模块提升到位后,12块模块在高空对接后进行拼装焊接,这对核级焊工高空作业要求和焊缝的质量要求极高。“既然高空作业风险高、难度大,为何不参考穹顶吊装的思路,也采用车间预制、现场拼装焊接、整体吊装的方式进行施工呢?”太平岭项目创新团队提出了业界前所未有的大胆想法。这就相当于把一片一片拼起来的“积木”,变成先拼成一圈,再一圈一圈地往上摞。

钢衬里模块化技术落地并运用于太平岭2号核岛,不仅填补了国内该项技术的空白,还能节约核岛土建施工主线工期达54天,创效近2000万,引领国内核电钢衬里模块化施工技术。

中建电力承建的广东太平岭核电项目华龙一号2号机组穹顶吊装航拍照片

核级匠心“焊”卫“密闭精度”

核岛钢衬里是一个形状类似茶杯、全密闭的容器。单一个核岛一万多平方米的钢板全部要通过焊接成形,把这些钢板平摊开来,能铺满一个半的标准足球场。这么大面积的钢板中,如果出现1.5毫米以上的单个气孔,或者针尖大小的连续气孔,都属于不合格。焊接的严格标准充分体现了中国精度的精益求精。就在这样严苛的条件下,中建二局出现了一位“华龙一号”首个实现合格率100%、焊接技术大满贯的全能焊工程克辉。

作为一名经验老到的核级焊工,程克辉并不敢松懈。“焊接这门技术,基本上所有的知识书本上都写了,但技术能不能到位,还得日积月累练出‘手感’。”焊接开始前,他按照图纸及相关的焊接工艺的要求,设置好相应的焊接参数,观察焊缝的位置,调整好焊丝和焊缝的间距。为确保焊接质量,在整个焊接过程中,眼神紧紧地跟随着埋弧焊机移动,生怕出一点差错。当焊接完成,敲去焊渣,一道笔直完美的焊缝跃入眼帘。但焊接结束并不意味着任务的完成,焊缝还需要经过无损检测100%覆盖,拍摄X光片检验,通过用专业仪器检测。得知最终焊缝合格率100%,程克辉才能松一口气。

焊接作业的环境和部位往往都比较局限。2016年,为了帮助公司完成《民用核安全设备安装许可证》续证(2009年首次取得该核岛施工资质),程克辉带领班组成员挑起了获取证书必须完成的模拟件焊接的艰巨任务。

这个模拟件焊接量非常大,内部结构十分复杂,空间又十分狭小,工艺要求变形的尺寸误差范围不超过3毫米,难度非常高。“我们的操作空间直径不到一米,加上工艺要求要提前预热,空间温度经常会达到50度以上。那时候焊接时隔着面罩,脸还是被烤得发烧,达到喝水都出不了汗的地步……”程克辉回忆道。

经过1个多月的奋斗,模拟件焊缝经过国家核安全局组织的专家评审,合格率达到了100%,工件的变形率为零,助力公司《民用核安全设备安装许可证》成功续证。2021年10月,国家核安全局再次通过中建二局的续证申请,延续了中建二局作为核系统外唯一一家具有核电站核岛钢衬里施工资质的土建施工单位的“核心”地位。

中建电力承建的广东太平岭核电项目华龙一号2号机组穹顶吊装仪式照片

从1987年,我国大陆第一座大型商用核电站——广东大亚湾核电站正式开工,到党的二十大前夕,我国首座生态示范工程太平岭2号机组核岛迎来“加冕”。30多年来,中建二局始终在我国核电事业日新月异发展变化的过程中,保持着我国核系统外唯一一家独立承建核岛土建工程和唯一一家“常规岛-核岛土建一体化”施工的建筑企业的“核心”地位。

中建二局在防城港和太平岭两个“双核岛”项目、三澳核电项目的建设过程中探索实践,勇当“1毫米”精度的“建”证者,为批量化建设“华龙一号”核电站积蓄了丰富经验和力量。

【责任编辑:党超峰】
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