艱苦卓絕 層層突破 中國(guó)核建書寫AP1000核電建造奇跡
艱苦卓絕 層層突破 中國(guó)核建書寫AP1000核電建造奇跡

文章來(lái)源:中國(guó)核工業(yè)建設(shè)集團(tuán)公司 發(fā)布時(shí)間:2013-04-10
圖為AP1000三門核電項(xiàng)目主廠址全景。
正當(dāng)我國(guó)即將迎來(lái)新一輪核電建設(shè)高潮之際,廣受核電業(yè)界矚目的世界首臺(tái)AP1000核電機(jī)組也正在中華大地上悄然生根,逐漸從圖紙轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)。截至3月18日,我國(guó)AP1000核電依托項(xiàng)目4臺(tái)機(jī)組已累計(jì)完成144個(gè)里程碑節(jié)點(diǎn)中的72個(gè),其中,首堆已完成36個(gè)里程碑節(jié)點(diǎn)中的20個(gè)。AP1000工程建造總體進(jìn)展順利,安全、質(zhì)量、進(jìn)度可控。
AP1000作為世界第三代先進(jìn)壓水堆,具有模塊化建造、工廠化預(yù)制、土建安裝平行施工、開(kāi)頂法施工、主管道窄間隙自動(dòng)焊接等施工特點(diǎn)。它是美國(guó)西屋電氣公司設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的1250兆瓦先進(jìn)非能動(dòng)型壓水堆。浙江三門與山東海陽(yáng)核電項(xiàng)目是我國(guó)AP1000三代核電自主化依托項(xiàng)目,由素有中國(guó)核電建造主力軍之稱的中國(guó)核工業(yè)建設(shè)集團(tuán)公司負(fù)責(zé)建造,其成員單位中核五公司負(fù)責(zé)施工總承包,中核二二、中核二四、中核中原建設(shè)、中核混凝土公司等單位共同參建。
世界首堆,意味著沒(méi)有示范堆和工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)可供借鑒,中國(guó)核建不得不“摸著石頭過(guò)河”,進(jìn)而攻克一道道核電建造技術(shù)難題;世界首堆,意味著工程設(shè)計(jì)尚未達(dá)到完善的境地,同時(shí)還出現(xiàn)了圖紙滯后、設(shè)備制造與供貨不及時(shí)等等難題,中國(guó)核建只有“硬著頭皮上陣”, 在邊設(shè)計(jì)、邊制造、邊驗(yàn)證、邊修改、邊施工的狀態(tài)下尋覓最佳路徑。此外,由于AP1000是從國(guó)外引進(jìn),中國(guó)核建還必須克服中外文化理念差異、管理方式不同等重重障礙,有時(shí)還要“放下身段當(dāng)學(xué)生”,從先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)中汲取長(zhǎng)處。在AP1000世界首堆的建造中,中國(guó)核建參建單位都經(jīng)歷了從被質(zhì)疑到獲得信任、從被動(dòng)到主動(dòng)、從坎坷到順暢、從差異到融合的過(guò)程。歷經(jīng)五年艱辛,人們終于看到了AP1000首堆拔地而起的曙光。
從差異到融合
針對(duì)AP1000項(xiàng)目建造特點(diǎn),中國(guó)核建創(chuàng)新管理,采取核電施工總承包模式、專業(yè)化施工,集聚成員單位的優(yōu)勢(shì)力量,共同擔(dān)負(fù)起AP1000依托項(xiàng)目的建造重任。由于AP1000依托項(xiàng)目是由美國(guó)西屋公司設(shè)計(jì)并組織現(xiàn)場(chǎng)管理,文化的碰撞,理念的差異,管理方式的不同,使中國(guó)核建人在質(zhì)保理念、安全文化、工程項(xiàng)目管理等方面走過(guò)了一條從差異到融合的道路。
浙江三門核電1號(hào)機(jī)組是全球首堆AP1000核電站,無(wú)疑具有“示范中的示范”作用,也是中外雙方最早碰撞出火花的施工場(chǎng)所。2010年,外方HSE經(jīng)理要求核島現(xiàn)場(chǎng)所有模塊墻體和受限空間出入口必須設(shè)置一臺(tái)救援支架和設(shè)備,為此,在一月之內(nèi)連續(xù)下發(fā)三封停工令,給現(xiàn)場(chǎng)施工帶來(lái)很大影響。施工總承包方則認(rèn)為:現(xiàn)場(chǎng)的受限空間多達(dá)上百個(gè),且每套只在應(yīng)急情況下才會(huì)使用的救援設(shè)備都在萬(wàn)元以上,如按外方要求執(zhí)行,只會(huì)造成沒(méi)有必要的閑置。救援設(shè)備只需置于固定地點(diǎn),緊急情況下方便拿取并投入救援即可。經(jīng)多次與外方專家溝通協(xié)商,雙方最終達(dá)成共識(shí),最后僅在首堆核島主出入口各設(shè)置一臺(tái)應(yīng)急救援設(shè)備,足以滿足應(yīng)急情況需要,同時(shí)也節(jié)約了成本。
針對(duì)大型模塊吊裝和高空焊接作業(yè)頻繁的特點(diǎn),外方專家要求給每位焊工配備一臺(tái)重約800斤的焊塵凈化設(shè)備,并要求在現(xiàn)場(chǎng)推廣此設(shè)備。此項(xiàng)設(shè)備其實(shí)并不能有效地收集作業(yè)面煙塵,移動(dòng)該設(shè)備還會(huì)給員工帶來(lái)安全隱患,現(xiàn)場(chǎng)并不實(shí)用。為此,中國(guó)核建現(xiàn)場(chǎng)人員經(jīng)多次與外方HSE專家進(jìn)行溝通交流,深入分析,制定并發(fā)布了《核島臨時(shí)通風(fēng)方案》,只在各房間設(shè)置公用風(fēng)機(jī)和風(fēng)管,在反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)安裝兩臺(tái)大功率軸流風(fēng)機(jī)將焊塵統(tǒng)一排到反應(yīng)堆廠房外,以保證滿足人身和現(xiàn)場(chǎng)文明施工要求。
實(shí)踐證明了方法的有效性。首堆項(xiàng)目從開(kāi)工至今實(shí)現(xiàn)了“零事故”安全目標(biāo),運(yùn)用金字塔式HSE管理模式,實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)安全文明施工管理科學(xué)化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化,并榮獲全國(guó)“AAA級(jí)安全文明標(biāo)準(zhǔn)化誠(chéng)信工地”稱號(hào)。中國(guó)核建守住了安全這條核電建造的生命線。
與此同時(shí),中國(guó)核建人也在向外方學(xué)習(xí)優(yōu)秀的項(xiàng)目管理方法,特別是美國(guó)西屋PCI能源服務(wù)有限公司員工的敬業(yè)精神、按文件程序操作的執(zhí)行力度,以及堅(jiān)持班前兩分鐘安全與質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)交流等做法。美國(guó)PCI產(chǎn)品經(jīng)理Scott剛開(kāi)始對(duì)有關(guān)單位的建造能力充滿質(zhì)疑,但通過(guò)履行合同,質(zhì)疑變成了信任,上升為尊重。2011年8月30日,在參加了AP1000主管道成果發(fā)布會(huì)后,Scott對(duì)中核五公司副總經(jīng)理梁選翠說(shuō):“我很多年都沒(méi)感動(dòng)過(guò)了,你們的行動(dòng)讓我們心靈受到震撼,很受鼓舞!中核五公司這個(gè)主系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)感動(dòng)到我了!真沒(méi)想到,在這么短的時(shí)間內(nèi),你們把我們做了很多年的事情全做出來(lái)了。”Scott還表示,很高興能與中核五公司合作,并相信主管道在未來(lái)施工中一定能取得成功!
從轉(zhuǎn)讓空白到攻克世界級(jí)難關(guān)
盡管AP1000首堆的設(shè)計(jì)與關(guān)鍵設(shè)備制造技術(shù)在引進(jìn)中得到了轉(zhuǎn)讓,但在建造方面卻沒(méi)有一個(gè)技術(shù)轉(zhuǎn)讓包。要兌現(xiàn)依托項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)自主化建造的承諾,中國(guó)核建依靠的是多年積累的核電建造管理經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)成果。通過(guò)大膽創(chuàng)新、攻堅(jiān)克難,中國(guó)核建走出了一條標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化預(yù)制、模塊化施工、專業(yè)化管理、自主化建設(shè)的核電建造新路子。
(一)模塊化施工
AP1000核電站采用模塊化設(shè)計(jì)理念,土建與安裝平行施工,優(yōu)化了傳統(tǒng)核電站先土建、后安裝的施工工藝,隨之而來(lái)的也是前所未見(jiàn)的難題。首堆的大型結(jié)構(gòu)模塊共有七個(gè)。這些模塊尺寸大、重量大、形狀不規(guī)則,且就位環(huán)境復(fù)雜,精度要求高,難度大。為了適應(yīng)新型建造的要求,中國(guó)核建人開(kāi)動(dòng)腦筋,在模塊組安裝的各個(gè)環(huán)節(jié)采取了有效控制方法,如模塊的防變形控制、DP點(diǎn)共線度控制、就位碰撞檢查控制,以此攻克了施工技術(shù)難關(guān)。通過(guò)多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)施工等方法,不但提高了效率,還避免了核島安全質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)與工期間銜接的矛盾。目前首堆大型模塊已全部成功安裝就位。中國(guó)核建模塊化施工也獲得了多項(xiàng)發(fā)明和實(shí)用新型專利。
(二)大型吊裝
AP1000超重件吊裝的件數(shù)與重量在核電建造史上堪稱史無(wú)前例。首堆500噸以上的大型超重件就達(dá)11件,兩個(gè)依托項(xiàng)目分別使用了國(guó)內(nèi)最大的2600噸、3200噸履帶式起重機(jī)。首堆從開(kāi)工至今已吊裝設(shè)備的總重量達(dá)16000噸。在大型吊裝中,中國(guó)核建人突破了吊裝測(cè)力調(diào)整、主設(shè)備翻轉(zhuǎn)吊裝等高端技術(shù),獲多項(xiàng)國(guó)家實(shí)用新型專利和國(guó)家發(fā)明專利。
而就在最近3個(gè)月的時(shí)間里,首堆20多件核島建造核心設(shè)備、主設(shè)備大件吊裝全部完成。大件吊裝風(fēng)險(xiǎn)巨大,是一個(gè)系統(tǒng)工程。它考驗(yàn)的是中國(guó)核建的技術(shù)準(zhǔn)備能力、裝備能力、運(yùn)輸能力、力學(xué)計(jì)算、輔助裝置等整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)能力;考驗(yàn)的是中國(guó)核建對(duì)工程整體的管控能力;考驗(yàn)的是中國(guó)核建成員單位的聯(lián)合作戰(zhàn)能力。吊裝的成功印證了中國(guó)核建在各個(gè)方面的強(qiáng)大實(shí)力。
(三)主設(shè)備研究安裝
2011年9月22日,首堆“心臟”——壓力容器成功吊裝就位。在此項(xiàng)施工中,中國(guó)核建人首次采用了呈正八邊形頂法蘭對(duì)反應(yīng)堆壓力容器進(jìn)行支撐的方式,頂法蘭的精度、平面度、尺寸及對(duì)環(huán)境的要求之高前所未有,這在國(guó)內(nèi)壓水堆核電站中尚屬首次。中國(guó)核建通過(guò)自主研發(fā)與廠家合作,研制定位鉆孔方法,進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),不斷優(yōu)化程序,終于攻下了這一世界性技術(shù)難關(guān)。
2012年12月20日,首堆A環(huán)蒸汽發(fā)生器成功吊裝就位。2013年1月22日,B環(huán)路主管道與蒸汽發(fā)生器順利組對(duì)成功,所有數(shù)據(jù)均滿足設(shè)計(jì)要求。蒸汽發(fā)生器是核電廠壓水堆動(dòng)力裝置的關(guān)鍵設(shè)備之一,單件重654噸,比國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品重近一倍。其吊裝技術(shù)要求之高、就位空間之小、成品保護(hù)任務(wù)之重,皆考驗(yàn)著中國(guó)核建敢啃“硬骨頭”的攻堅(jiān)能力。中國(guó)核建人與設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)深入溝通,精心論證、優(yōu)化方案,研制專用工裝,通過(guò)反復(fù)調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)精心組織、精細(xì)施工,終于創(chuàng)造了又一個(gè)奇跡。
主管道施工技術(shù)是AP1000建造中最難攻克的核心技術(shù)之一。主管道連接反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、反應(yīng)堆冷卻劑泵三大核心設(shè)備,其本身也是關(guān)鍵路徑上的核一級(jí)設(shè)備,全部采用窄間隙焊接技術(shù),施工的成敗直接關(guān)系到AP1000能否建成。由于此次主管道首次采用國(guó)內(nèi)制造、整體鍛造、整體彎制的供貨方式,這給工程建設(shè)帶來(lái)了不確定的風(fēng)險(xiǎn)。為確保首堆現(xiàn)場(chǎng)施工順利進(jìn)行,中國(guó)核建首先開(kāi)始主管道安裝模擬技術(shù)研究,樹(shù)立“以我為主,掌握核心技術(shù),外方支持”的工作思路,積極與外方進(jìn)行技術(shù)支持合作,引進(jìn)了先進(jìn)的設(shè)備、儀器和方法。經(jīng)過(guò)近兩年艱辛攻關(guān),掌握了激光跟蹤測(cè)量及3D建模擬合技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)控坡口精確加工技術(shù)、冷熱段同時(shí)組對(duì)技術(shù)、遠(yuǎn)程控制窄間隙焊接等關(guān)鍵技術(shù),形成了豐碩研究成果,在掌握一系列先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了高精度、高質(zhì)量、高效率的主管道安裝施工
2013年1月29日,首堆鋼制安全殼頂封頭吊裝就位順利完成,標(biāo)志著壓力容器、蒸發(fā)器、環(huán)吊、一體化頂蓋等十幾件主系統(tǒng)設(shè)備全部引入。首堆重大設(shè)備安裝基本結(jié)束。
(四)土建技術(shù)攻關(guān)
AP1000核島底板采取一次性澆筑技術(shù),首堆核島底板為大體積混凝土工程,屬于超長(zhǎng)薄型,在核電建造史上尚屬首例。針對(duì)施工難點(diǎn),中核二二在施工前,根據(jù)采取的施工方法、裂縫控制技術(shù)措施和已知施工條件,通過(guò)嚴(yán)格方案論證、精細(xì)施工策劃,使首堆核島底板大體積混凝土施工取得了良好效果,創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)核島最長(zhǎng)最寬底板一次澆筑紀(jì)錄,最終未出現(xiàn)有害裂縫,完全符合設(shè)計(jì)要求。
從建造實(shí)踐到反促設(shè)計(jì)優(yōu)化
AP1000的設(shè)計(jì)圖紙是在三門核電1號(hào)機(jī)組上首次進(jìn)入工程實(shí)踐的。怎樣讓AP1000告別圖紙時(shí)代?怎樣通過(guò)首堆建造使AP1000設(shè)計(jì)更優(yōu)化、更完善?中國(guó)核建人積極主動(dòng)爭(zhēng)取不斷從源頭上去提升、完善設(shè)計(jì),控制質(zhì)量、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)源,并在實(shí)踐中一一驗(yàn)證解決,為世界AP1000核電站的未來(lái)建設(shè)鋪平了道路。
2012年11月30日,首堆蒸發(fā)器本體與主動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置滾輪接觸部位出現(xiàn)明顯壓痕,現(xiàn)場(chǎng)管理和作業(yè)人員立即停止作業(yè),中外雙方組織查找原因,復(fù)核,確認(rèn)操作與設(shè)計(jì)要求相符。測(cè)量隊(duì)報(bào)告指出了問(wèn)題所在并提出了有效建議,但外方公司還是堅(jiān)持根據(jù)自己第二次變更的設(shè)計(jì)再次起吊,結(jié)果現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)比調(diào)整前還要嚴(yán)重,吊裝作業(yè)只好再次叫停。中核五公司與外方進(jìn)行了多次溝通,結(jié)果按其建議變更了設(shè)計(jì)。此后吊裝時(shí)再未出現(xiàn)壓痕。
按照外方公司提供的混凝土初版技術(shù)規(guī)格書中的設(shè)計(jì)要求,施工中需配置7臺(tái)混凝土攪拌機(jī)組。中核混凝土公司在不影響混凝土質(zhì)量的情況下,成功對(duì)混凝土攪拌時(shí)間進(jìn)行了有效變更,經(jīng)過(guò)與外方多次溝通協(xié)商,爭(zhēng)取到了用3臺(tái)攪拌機(jī)組即可滿足規(guī)格書的要求。此舉共降低攪拌站建設(shè)成本約2000余萬(wàn)元。
在首堆建造中,中國(guó)核建人還爭(zhēng)取優(yōu)化了完善入模溫度設(shè)計(jì)變更、取消CI/BOP膨脹劑和纖維的使用等數(shù)十項(xiàng)設(shè)計(jì),并在實(shí)踐中得到充分驗(yàn)證。
AP1000核電建造任重道遠(yuǎn)。而執(zhí)著的砥礪正激勵(lì)著中國(guó)核建向著具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的世界一流企業(yè)目標(biāo)奮勇前行!