1、反应堆压力容器筒体运输翻转托架设计要点 摘 要：文章介绍了反应堆压力容器筒体运输翻转托架结构的同时，阐述了筒体运输翻转托架的功能，提出了筒体运输翻转托架的设计要点。 关键词：压力容器；运输；翻转；设计要点 引言 反应堆压力容器筒体属于大型容器设备，其外形多为圆筒形，体积大，吨位重。压力容器筒体是反应堆的关键设备之一，为反应堆的安全运行起到至关重要的保障作用。运输翻转托架将压力容器筒体安全、平稳地运输到核电站现场，并为现场提供安全可靠的起吊条件、翻转安装条件是至关重要的，而其能否满足以上要求，最关键的是其结构是否合理、机械性能是否能满足压力容器筒体的运输、起吊、安装等要求。 1 压力容器筒体运输
2、翻转托架的结构 筒体运输翻转托架主体结构分为直段与弯段两部分，直段又分为架体、吊耳座、弧形座、挡板结构等。如图1所示。 2 压力容器筒体运输翻转托架的功能 顾名思义，运输翻转托架就是要实现运输、翻转两大主要功能。 首先托架直段需要承载压力容器筒体，并通过捆束组件等辅助结构将筒体周向及径向进行固定，同时通过挡板组件及U型螺栓等结构对筒体轴向进行固定即保证运输时托架与筒体的一体性，弧形座与筒体的接触所带来的摩擦力也能对轴向的固定起到非常大的作用，在运输途中只允许筒体与托架相接触，利用托架与筒体的一体性来减轻各种冲击以实现安全运输。 托架的弯段除具备一定的防止筒体窜动的作用外，其主要功能在于在安装现
3、场配合吊装装置进行筒体的安全翻转，准确将筒体放置于最终运行位置。如图2所示。 3 压力容器筒体运输翻转托架设计要点 3.1 材料选取 设计初始要进行材料选取，在确定托架材料时需要综合考虑到安全性、使用工况、经济性等因素，材料的选择是否恰当往往对托架制造成本的高低起决定作用。 3.2 结构设计 直段的长度与宽度根据压力容器外形尺寸确定，高度方向要避免容器接管与地面的接触，有时直段架体高度尺寸可能要达到1m，此时可以用工字钢做架体，也可用钢板焊接成“工”字形。 直段横梁在布置时要考虑直段长度，同时要布置在弧形座及吊耳设置处，这样既能提高结构强度，又能增加布置空间。钢丝绳的捆扎位置是与吊耳相对应的，
4、要根据筒体本身结构（避开筒体突起处并不得损伤筒体）及重心位置来确定吊耳位置。 弧形座应对称分布、弧面法线应指向筒体轴线，同时弧形座对筒体的包裹面积应根据筒体重量、弧形座数量和设计安全系数确定，其包角约30（应用重力分解法，因支承分力为竖直方向，若包角过大，横向分力过大，增大托架本身设计损耗。若包角过小将降低稳定性，筒体侧向倾覆的危险系数增大）。弧形座与筒体间应放置橡胶垫，以避免对筒体造成损伤。综合考虑上述几方面的布置确定直段的最终结构。 弯段设计时为保证翻转时的向心力方向指向翻转中心，弧面中心应与筒体底部球面中心尽量保持一致，为便于与直段连接同时为避免应力突变，弯段的高度应与直段保持一致。弯段
5、与直段的连接可以根据需要选取焊接连接或是装配连接。 3.3 分析计算 分析计算是对所设计结构的可行性进行相关计算，具体校核在刚性、强度方面是否满足要求。准确性、合理性是分析计算的关键、是设计中的又一难点。在筒体运输翻转托架的分析计算中，应根据所选材料、主要结构建立分析模型并合理分配约束和载荷，建立有限元分析模型，然后通过合理施加边界条件进行受力分析，继而找出等效应力最大处进行强度校核。如图3、图4所示。 因翻转过程为动态过程，因此需要在翻转过程中分析各位置的受力状态，根据连续性理论，为简便计算应选取若干处关键位置进行分析，从而找出等效应力最大处进行强度、刚性、稳定性的校核。 除主体结构外，一些
6、关键连接部位必须进行分析计算，如直段与弯段间的连接轴，运输时捆束组件中钢丝绳与吊耳的强度校核等。 3.4 制造要求 强度校核后应考虑后续的加工制造要求。作为核一级设备的支承件，托架制造过程中使用的钢板在切割后应消除坡口及其周围的热影响区，且钢板在焊接时应保证主体结构全焊透，托架直段应在焊接完成后进行整体热处理以消除焊接应力，在消应力后按国家相关标准进行无损检测，合格后才能进行后续精加工，在精加工环节一定要保证各弧形座的曲面轴线一致，防止弧面轴线不一致导致筒体安装后受力不均，继而产生不良后果。与筒体相接触的部位如挡板组件等需要达到一定精度的平行度。在直段与弯段加工完成并进行装配后，一定要进行承载
7、试验，试验合格才能交付使用。 4 结束语 文章简明地介绍了反应堆压力容器筒体运输翻转托架的结构和功能，依据作者在托架实际设计中的经历、积累和体会，阐述了反应堆压力容器筒运输翻转托架设计过程中，从材料选择、结构设计、强度校核、加工、焊接质量、热处理、无损检验等方面总结的一些观点，希望能对读者今后的压力容器筒体运输翻转托架的设计工作有所帮助。 参考文献 1马占山.筒体运输托架结构改进设计J.有色矿冶，2011，6. 2董文斌.大件设备运输用托架的设计及应用J起重运输机械，2011（6）：27-28. 3ASME核电规范与标准 BPVC-III核设施部件构造规则 第1册 NF分卷支承件S.美国机械工程师协会，1997. 4JB/T5000-2007.重型机械通用技术条件S.北京：中国标准出版社，2007. 5QJ2472.1-93.吊具通用技术条件S.北京：航空航天工业部，1993.第 5 页 共 5 页
