AP1000核电站水闸门门框安装方法与流程

本发明属于核电设备安装领域，具体涉及AP1000核电站水闸门门框的安装方法。

背景技术：

通过在AP1000核电站的燃料转运通道以及运输容器装料池的墙体上设有水闸门，可以实现乏燃料水池、燃料运输通道与运输容器装料池之间的连接和分隔。其中，在AP1000核电站的正常运行过程中，通过控制位于不同位置的水闸门的开启和关闭，分别实现对乏燃料水池、燃料运输通道以及运输容器装料池内的液体存储量进行控制，从而满足不同工况的要求。

在AP1000核电站中，水闸门主要包括门框、门扇以及门轴，其中门扇通过门轴与门框连接，并以门轴为转轴进行相对门框的转动。结合图1和图2所示，水闸门的门框1是由前端板A、后端板B、上端板C以及曲形板D围成的中空U形框，包括门轴端11，支撑端12和连接端13。其中，与支撑端12相比，门轴端11的前端板A更靠近后端板B，从而形成一个内凹的平台，用于安装和固定门轴。为了保证水闸门的耐腐蚀性和密封性，门框1与墙体上的门洞2通过全熔透的焊接方式固定连接。其中，前端板A和后端板B中位于水平方向的两个自由端分别与门洞2的两个侧壁固定连接；前端板A和后端板B中位于下方的自由端与门洞2的底部固定连接；上端板C的自由端与门洞2的侧壁固定连接。

目前，在对门框1与门洞2进行全熔透焊接时，采用的是钨极氩弧焊的焊接方式，首先将加工完成的门框1直接吊装至门洞2中，并保持门框1与门洞2之间微小间隙，以便进行钨极氩弧焊的操作；然后向由门框1与门洞2围成的空腔内充入惰性气体，该空腔是由前端板A、后端板B以及上端板C与门洞2的两个侧壁以及门洞2的底部共同围成的U形空间；最后在惰性气体的保护下通过钨极氩弧焊对门框1进行全熔透焊接，完成门框1和门洞2的固定连接。

然而，在采用上述安装方法进行门框1的安装时发现存在以下问题：1、由于与门洞2进行焊接固定的门框1的高度约8米，这样在完成高度超过8米的门洞2的施工后发现，门洞2的宽度尺寸在沿高度的方向上并不是一致和稳定的，存在不规则的变形。这样不仅在吊装门框1的过程中出现了卡死和剐蹭的现象，对门框1和门洞2的侧壁造成破坏；而且在进行钨极氩弧焊的过程中，由于门框1与门洞2之间间隙的不稳定，使得焊接效率和焊接质量大大下降。2、由于门框1的尺寸很大，使得由门框1与门洞2围成的U形空间体积很大，从而需要充入更多的惰性气体，并且充入的惰性气体极易通过门框1与门洞2之间的间隙发生外泄。这样不仅大大增加施工的时间和成本，而且由于存在不可控的气体外泄，因此无法保证惰性气体在U形空间内的分布保持均匀，从而进一步降低焊接的效率和焊接的质量。

技术实现要素：

为了解决采用上述安装方法对AP1000核电站水闸门的门框进行安装时，由于门框和门洞之间尺寸的难以控制以及采用钨极氩弧焊时需要充入大量惰性气体，而存在施工时间长、施工成本高以及焊接质量差的问题，本发明提出了一种AP1000核电站水闸门门框安装方法。该安装方法包括以下步骤：

第一步，测量门洞尺寸；对完成安装的门洞进行实际尺寸测量，其中对门洞的宽度进行测量时，沿门洞的高度方向进行分区域的测量；

第二步，加工处理门框；根据所述第一步对门洞宽度尺寸的测量值，对门框的宽度进行分区域切割处理，使所述门框与所述门洞之间在宽度方向具有定尺寸的间隙，同时对门框的边缘进行坡口加工；其中，对所述门框进行切割处理时划分的区域与对所述门洞进行宽度测量时划分的区域相对应；

第三步，安装衬垫和辅助件；选取宽度尺寸大于所述门洞与所述门框之间间隙的衬垫，并沿所述门框的门轴端和支撑端的高度方向和厚度方向，以及所述门框的连接端的宽度方向设置一层衬垫，所述衬垫位于所述门框的中空结构内，并分别与所述门框的前端板、后端板以及上端板相互贴靠，其中所述衬垫的端部伸出至所述门框的坡口位置，并在所述衬垫伸出端的平面上设置辅助件；通过点焊接的方式将所述衬垫、所述门框以及辅助件三者进行临时固定，临时固定点位于所述门框的坡口处；其中所述辅助件与所述衬垫的临时固定点分别位于所述衬垫与所述前端板、后端板以及上端板相互贴靠的平面上；

第四步，吊装门框；通过吊装设备将完成所述第三步操作的门框吊装至所述门洞中，并调整所述门框在所述门洞中的位置；

第五步，连接门框与门洞；去除所述门框与所述衬垫和所述辅助件之间的临时固定点，并借助所述辅助件将所述衬垫牵引至所述门洞处，使所述衬垫的端面与所述门洞的侧壁贴平；通过电弧焊将所述衬垫分别与所述门框和所述门洞焊接固定。

优选的，第五步中通过所述衬垫将所述门框和所述门洞进行固定连接的具体操作步骤为：

步骤S1，通过磨光机将所述门框与所述衬垫之间的临时焊接点去除，同时保留所述衬垫与所述辅助件之间的焊接点；

步骤S2，通过所述辅助件，将所述衬垫从所述门框的中空结构内拖出并牵引至所述门洞的侧壁处，并通过调整所述衬垫的位置，使所述衬垫伸出的端面与所述门洞的侧壁贴合，同时保证所述衬垫与所述前端板、后端板和上端板始终保持贴靠在一起；

步骤S3，在所述辅助件的辅助固定下，通过电弧焊将所述衬垫与所述门框以及所述门洞的侧壁焊接固定；

步骤S4，通过磨光机将所述辅助件与所述衬垫之间的临时焊接点去除。

进一步优选的，在第四步中调整所述门框在所述门洞中的位置时，将所述门框偏移设置，使所述门轴端比所述支撑端更靠近所述门洞的侧壁。

进一步优选的，在第五步中通过所述衬垫将所述门框与所述门洞固定连接时，首先对位于所述门轴端的衬垫进行位置调整，将所述门轴端与所述门洞固定连接；然后对位于所述支撑端的衬垫进行位置调整，将所述支撑端与所述门洞固定连接。

进一步优选的，在完成所述门轴端与所述门洞的固定连接后，先将所述连接端与所述门洞固定连接，再将所述支撑端与所述门洞固定连接。

进一步优选的，在完成所述门框的连接端与所述门洞的固定连接后，在所述门框的前端板和后端板上不同高度位置处设置连接杆，将所述支撑端与所述门轴端连接。

优选的，在第五步中将所述衬垫与所述门框和所述门洞进行焊接固定时，对位于所述前端板和所述后端板的衬垫进行同步对称焊接，且采用分段退焊的方法。

优选的，在第二步中对所述门框的宽度进行加工处理时，以所述门框的中心线为基准，在同一高度对所述门框的门轴端和支撑端进行对称切割处理，使所述门框的中心线与所述门洞的中心线重合时，所述门轴端和所述支撑端距离各自侧所述门洞的侧壁的距离相等。

优选的，在第三步安装衬垫时，根据所述第二步中对所述门框进行切割处理时划分的区域尺寸和数量，在所述门框上安装相对应尺寸和数量的衬垫。

进一步优选的，所述辅助件与所述衬垫之间成夹角临时固定，其中所述夹角值大于所述门框的坡口角度，且小于90°。

采用本发明AP1000核电站中水闸门门框安装方法，对AP1000核电站中水闸门的门框进行安装固定，具有以下有益效果：

1、在本发明的AP1000核电站中水闸门门框安装方法中，通过对门洞实际宽度尺寸的分区域测量，并以该实际的宽度尺寸为基准，对门框的宽度尺寸进行分区域的切割处理，使门框与门洞之间的间隙尺寸可控而且稳定。不仅可以实现对门框的快速吊装，提高施工效率；而且避免了在吊装过程中，对门框与门洞的破坏。

2、在本发明的AP1000核电站中水闸门门框安装方法中，通过采用首先在将门框吊装至门洞前，在门框的中空结构内预先临时固定衬垫，并且衬垫的尺寸和固定位置与门框中划分区域的尺寸和位置相对应；然后在完成门框的吊装后，再将衬垫从门框的中空结构内取出，对门框与门洞之间的预留间隙进行填充；最后通过电弧焊，借助衬垫完成门框与门洞的固定连接的安装方法。不仅省去了采用钨极氩弧焊时需要充入大量惰性气体的操作，从而提高施工效率，降低施工成本；而且采用电弧焊时通过调整衬垫的位置，可以对衬垫与门框和门洞之间的位置和间隙进行自由控制，从而保证焊接质量和焊接效率。

3、在本发明的AP1000核电站中水闸门门框安装方法中，通过在进行门框与门洞之间的焊接固定时，根据门框的结构特点，首先对门框的位置进行预先偏置，然后通过采用先进行门轴端焊接固定，再进行连接端焊接固定，最后进行支撑端焊接固定的焊接顺序。从而降低和补充在焊接过程中门框发生的形变量和尺寸偏差量，提高对门框尺寸和位置的控制，保证门框与门洞之间的安装准确性。

附图说明

图1为AP1000核电站中水闸门门框的结构示意图；

图2为AP1000核电站中水闸门门框与门洞焊接固定后，沿图1中H方向的结构示意图；

图3为采用本发明AP1000核电站中水闸门门框安装方法的流程图；

图4为本发明中门框、衬垫以及辅助件三者临时固定后的结构示意图；

图5为本发明中门框吊装至门洞后的结构示意图；

图6是图5中Q-Q方向的放大剖视图；

图7为衬垫与门框和门洞连接时沿图5中Q-Q方向的放大剖视图；

图8为衬垫与门框和门洞完成连接并去除辅助件后沿图5中Q-Q方向的放大剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明中的技术方案进行详细介绍。

结合图1、图2和图3所示，采用本发明AP1000核电站水闸门门框安装方法，将水闸门的门框1与门洞2进行安装固定的具体步骤为：

第一步，测量门洞2尺寸。由于对门框1与门洞2之间的密封性要求很高，因此在AP1000核电站中，门洞2同样采用金属材质加工制成，并通过焊接的方式与门框1固定连接，同时由于门洞2的高度尺寸很大，超出门框1的高度尺寸。这样，在门洞2的安装过程中，难以避免的发生尺寸的变形和偏差，尤其是沿门洞2的宽度方向。因此，为了保证门框1和门洞2之间的安装效果，对完成安装的门洞2重新进行尺寸的测量，尤其是对位于门洞2不同高度位置的宽度尺寸进行分段测量。在本发明中，在沿门洞2的高度方向从下向上，对门洞2的侧壁进行区域的划分，并对位于不同高度位置的区域进行宽度尺寸的测量和记录，从而保证对门洞2实际尺寸测量的精度。其中，这些区域的总高度尺寸大于等于门框1的总高度尺寸。

第二步，加工处理门框1。根据对门洞2重新测量的尺寸，对门框1进行加工处理。尤其是对门框1的宽度尺寸进行切割处理，使门框1的宽度尺寸小于门洞1的宽度尺寸，以便于将门框1顺利吊装至门洞2中。首先，根据第一步对门洞2沿高度方向划分的区域，沿门框1的高度方向，对门框1划分位置和尺寸相对应的区域。然后，根据对门洞2不同区域测量的实际宽度尺寸值，对门框1上相对应的区域进行宽度的切割处理，使门框1与门洞2之间留有间隙。在本发明中，门框1完成尺寸切割处理后，门框1的宽度尺寸比门洞1中相对应区域的宽度尺寸小16mm，即门轴端11和支撑端12与门洞2之间各留有8mm的间隙。最后，对完成尺寸切割的门框1进行坡口打磨加工。

优选的，采用磨光机对门框1进行切割和坡口打磨操作。这样不仅便于对门框1的不同区域进行不同尺寸的切割处理，而且通过磨光机对门框1进行多次的小切削量切割，可以降低在母材坡口表面产生热影响区以及减少对母材中有利元素的烧损，从而保证后续的焊接效率和焊接质量。此外，在完成坡口的加工后，要及时对坡口周围进行杂质清理，保证在待焊处临近25mm的范围内无疏松或厚的氧化皮、残渣、铁屑、潮湿、油脂和其他妨碍正常焊接或产生有害烟雾的物质。

第三步，安装衬垫3和辅助件4。结合图4所示，选取与门框1材质相同的衬垫3和辅助件4，并将衬垫3，辅助件4以及门框1临时焊接在一起，其中临时焊接点位于门框1的坡口处。其中，衬垫3位于门框1的中空结构内部，以如图4所示为例，沿支撑端12的高度方向，衬垫3分别贴靠在前端板A和后端板B中位于门框1中空结构内的前端板内表面A’和后端板内表面B’上，并且衬垫3的端部伸出至门框1的坡口位置。辅助件4与衬垫3的临时焊接点位于衬垫3与前端板内表面A’和后端板内表面B’相互贴靠的表面上，这样可以保证衬垫3端面的平整性，以便于衬垫3的端面与门洞2的侧壁可以稳定的贴平。同样，衬垫3与门轴端11和连接端13的临时固定位置关系，与衬垫3与支撑端12的临时固定位置关系相同。

此外，结合图5所示，在沿门轴端11和支撑端12的高度方向和厚度方向，以及沿连接端13的宽度方向上都依次铺设有衬垫3，从而保证通过衬垫3能够完成门框1与门洞2之间的全焊接。辅助件4与衬垫3成锐角焊接固定，并偏向门框1一侧。该锐角的尺寸大于门框1的坡口角度，小于90°，以便于辅助件4的稳定操作，保证衬垫3的端面可以稳定贴合在门洞2的侧壁上。

优选的，根据第二步中对门框1的加工尺寸，进行衬垫3的选取。其中，第一，根据第二步中对门框1划分区域的数量，选择对应数量的衬垫3，用于固定在门轴端11和支撑端12中前端板A和后端板B的对应位置处。第二，根据对门框1进行划分后各个区域的长度，选择相同长度的衬垫3并进行标记，以便于后续进行临时固定时一一对应。第三，选取衬垫3的宽度尺寸要大于门框1与门洞2之间预留的间隙，以便于对衬垫3进行位置调整后，仍然可以实现对门框1和门洞2之间的连接。

第四步，吊装门框2。结合图5和图6所示，通过吊装设备将完成第三步操作的门框1吊装至门洞2中。由于门框1与门洞2之间预留了间隙，所以门框1可以快速吊装至门洞2中。

此外，结合图1和图2所示，将门框1吊装至门洞2中后，对门框1与门洞2之间的位置关系进行调整。其中，由于门轴端11和支撑端12的高度尺寸和厚度尺寸相同，这样门轴端11和支撑端12中的前端板A、后端板B以及上端部C与门洞2进行焊接时产生的焊缝总长度相同，从而产生的热量相同。但是，由于在门轴端11的高度方向上设有用于安装门轴的内凹平台，从而使门轴端11与门洞2之间的焊缝围成的面积小于支撑端12与门洞2之间的焊缝围成的面积。这样，与支撑端12相比较，焊接过程中门轴端11产生热量的分布更集中，热量的散失速度更慢，进而使门轴端11产生的焊接变形量也更大。因此，在调整门框1在门洞2中的位置时，将门框1偏置，使门轴端11更靠近门洞2的侧壁。这样，通过适当减小门轴端11与门洞2之间的间隙尺寸，减小用于连接门轴端11和门洞2之间间隙的衬垫3尺寸，从而减小对衬垫3与门框1和门洞2进行焊接时衬垫3产生的变形量。这样，通过调整门框1在门洞2中的偏置位置，从而均衡门轴端11和支撑端12借助衬垫3进行焊接固定时分别产生的变形量，进而控制门框1与门洞2通过衬垫3进行固定连接时门框1的位置变化量，满足设计要求。在本发明中，根据第二步中对门框1的加工尺寸，将门轴端11与门洞2之间的预留间隙调整为3mm，支撑端12与门洞2之间的预留间隙调整为13mm。

第五步，连接门框1与门洞2。通过辅助件4将位于门框1内部的衬垫3牵引至门洞2处，并采用电弧焊的方式将衬垫3分别与门框1和门洞2焊接固定，从而完成门框1与门洞2之间的固定连接。其中，通过衬垫3将门框1和门洞2进行固定连接的具体操作步骤如下：

步骤S1，通过磨光机将门框1与衬垫3之间的临时焊接点去除，同时保留衬垫3与辅助件4之间的焊接点。

步骤S2，通过辅助件4，将衬垫3从门框1的中空结构内拖出并牵引至门洞2的侧壁处。通过对位于门框1中不同区域的单个衬垫3进行位置的微调，使每个衬垫3的端面都与门洞2的侧壁保持稳定的贴合，进而保证衬垫3与门洞2之间的焊接质量。

步骤S3，结合图6所示，在辅助件4的辅助固定下，通过电弧焊将衬垫3与门框1以及门洞2的侧壁进行焊接固定。

步骤S4，结合图7所示，通过磨光机将辅助件4与衬垫3之间的临时焊接点去除，从而完成门框1与门洞2之间的固定连接。

其中，在通过电弧焊将衬垫3与门框1和门洞2进行焊接固定时，对位于前端板A和后端板B的衬垫3进行同步对称焊接，并采用分段退焊的方法，从而均衡门框1的受力，减小焊缝的收缩变形量，控制门框1的整体形变量和尺寸偏差量。

此外，在分别将门轴端11、支撑端12以及连接端13与门洞2进行固定连接时，首先将门轴端11与门洞2进行焊接固定，这样通过处于自由状态的支撑端12和连接端13，可以对焊接门轴端11产生的较大变形量进行充分的释放，从而保证门轴端11与门洞2之间的焊接效果和焊接牢固性。然后将连接端13与门洞2进行焊接固定，同时在门轴端11与支撑端12之间设置连接杆。这样可以通过位置固定后的连接端13以及连接杆，对门轴端11与支撑端12之间的距离尺寸进行固定。其中，连接杆沿门框1的高度方向均布在前端板A和后端板B上，并且在完成门框1与门洞2的固定连接后，再对连接杆进行拆除。最后将支撑端12与门洞2进行焊接固定，此时根据支撑端12与门洞2侧壁之间的实际间隙，通过调整衬垫3从门框1中的伸出量，将支撑端12与门洞2进行焊接固定。

另外，在将门轴端11和支撑端12与门洞2进行焊接固定时，首先对门轴端11和支撑端12中的前端板A和后端板B进行同步对称焊接，然后再将门轴端11和支撑端12中的上端板C与门洞2进行焊接固定。