AP1000钢制安全壳是阻止放射性物质向环境释放的最后一道屏障，也是最终热阱的非能动安全级换热界面[1]。同时，AP1000钢制安全壳是采用非能动安全理念设计的大型压水堆的重要设备之一，安全壳结构整体性试验（structural integrity test of containments）是验证AP1000钢制安全壳能否满足设计强度的最终验证性试验。

莫老板派来的还是昨天那位帅哥，帅哥满脸阳光，与刘丽芳阴郁的表情形成强烈反差。吕凌子对身旁这位手足无措的女人深表同情，一场突如其来的意外让她成了最直接的受害者，而肇事者并非别人，就是自己的丈夫。

AP1000钢制安全壳是由上下椭球形封头及筒体环段组成的压力容器，属于核2级设备，材质为SA 738 Gr.B，其制造及组装按照ASME核电规范与标准第Ⅲ卷NE分卷执行[2]。AP1000钢制安全壳主要设计参数为：筒体内直径39.624 m，壁厚44.5mm（筒体最下圈壁厚：47.6 mm）；封头高度11.468 m，壁厚41.3 mm；内壁高度65.634 m，筒身高度42.698 m；设计内压407 kPa，设计外压12 kPa；设计温度149℃，最低使用温度-28℃，设计寿命60年。AP1000钢制安全壳结构如图1所示。

  

图1 钢制安全壳结构简图Fig.1 Structural sketch of steel containment vessel

1 试验原理与目的

本次试验的原理是向安全壳内部充干燥空气，对安全壳进行加压模拟设计基准事故工况下的壳内压力，测量安全壳的结构响应，通过传感器测量的壳体实际形状变化与应力变化数据同理论计算数据进行对比，评判安全壳是否符合设计要求[3]。

结构整体性试验的目的是验证钢制安全壳的结构强度是否满足设计要求，检验钢制安全壳在设计基准事故工况下保持结构完整性的能力。

ECM多功能弹性水泥防水涂料主要应用于屋面、地下室、卫生间、水库、沟渠、隧道和地铁工程等的防水。此外，ECM多功能弹性水泥还可以用作界面处理剂，用于粘结大理石和瓷砖等贴面装饰材料，用作下水道和排污管道等的防腐层等。

2 试验内容及方法

结构整体性试验内容包括安全壳升压过程中壳体表面应变测量、壳体位移测量、试验过程中的壳内外温湿度、压力测量以及设计压力下的焊缝泄露检查。本次试验由测量仪器与数据采集系统组成一套测量系统，测量系统结构如图2所示。测量仪器采用应变测量仪、位移传感器、压力表、温湿度传感器，传感器量程与精度要求能够满足试验测量需求。数据采集系统可读取、显示和记录所有测量仪器在试验期间的数据，并能设置合适的采集频率；能实时处理采集的数据、实时对比分析应变和变形的理论分析结果与实测结果；当采集数据偏离设定值时能够发出警报。

  

图2 测量系统示意图Fig.2 Structural sketch of steel containment vessel

2.1 应变测量方法

（3）根据结构整体性试验试验期间位移采集数据分析，安全壳筒体段最大位移点（编号为DCYL-10）在标高123英尺1英寸，310°位置；安全壳顶封头最大位移点在安全壳顶点位置（编号为DTOP-00），测量数据分别如表2与表3所示。

  

图3 应变传感器Fig.3 Strain sensor

2.2 位移测量方法

（1）根据整个试验过程数据随时间变化曲线分析，应变曲线与位移曲线随时间变化的测量结果同压力变化曲线趋势吻合。典型的应变测点（编号为CYL-01EP1，位置在筒体段标高239英尺7英寸，315°）及位移测点（编号为DTOP-01，位置在筒体段标高239英尺7英寸，310°）如图8与图9所示。当压力达到最大值时，应变值与位移值均达到最大值，符合压力与应变及位移逻辑关系。

顶针式传感器安装在固定支架上，垂直于筒体安装，同时传感器顶针端部加装一个滚珠万向轮，以便传感器可以在垂直方向上自由移动。

自20世纪80年代以来，淮北平原人工河道就开始栽植乔木进行护堤防浪的河道绿化。目前淮北平原人工河道绿化具有以下特点：①绿化覆盖率较高，特别是茨淮新河和怀洪新河的临水侧防浪林带保存较好。②树种单一，受气候条件及传统河道绿化认识限制，河道管理范围内种植的林木树种十分单一，多以速生丰产的意大利杨为主，占总量90%以上。此外，还有少量垂柳、女贞等乡土树种。③抚育管理粗放，由于专项抚育资金投入不足，存在重建轻管现象，延长了林木成材时间，综合效益低下。④林业发展缺乏可持续机制，林下经济发展缓慢，林木的采伐更新滞后。

拉线式传感器通过夹具固定在屏蔽厂房穹顶的钢梁上，拉线穿过一吊环后转变方向使得拉线垂直于测点位置处的切平面，拉线另一端通过磁铁固定于测点位置，拉线预拉伸100 mm左右。

（5）安全壳结构整体性试验期间，安全壳内所有温度传感器温度应控制在10～49℃；安全壳内相对湿度需小于80%；升压过程中所有应变、位移测点的测量值均不应超过分析结果的120%；泄露检查期间壳内压力不得低于59 psig。当升压过程中测量数据超过分析要求值时（系统报警），试验负责人应立即发起指令停止升压，由现场设计代表或技术团队对试验数据进行分析判断，根据实际情况计算变形趋势，给定新的数据测量报警值，当重新调整数据采集系统后可继续进行升压工作。

人工操作对硫酸铜产品存在难以避免的潜在污染，恶劣的工作环境对员工的职业卫生健康也会产生一定的影响。所以，实现自动化包装是托盘码垛［3］包装发展的必然趋势。车间现有两套硫酸铜包装系统，包装规格均为每袋25kg。硫酸铜生产［4］工序产出的硫酸铜通过螺旋输送机输送至中间仓，硫酸铜在中间仓缓存，再由螺旋输送机输送至计量仓，计量好的硫酸铜灌装到包装袋中，再由皮带输送至自动封包机进行封包，封包好的硫酸铜再由皮带输送至码垛工位，码垛后由人工进行装卸车。

  

图4 顶针式位移传感器Fig.4 Thimble displacement transducer

  

图5 拉线式位移传感器Fig.5 Lanyard type displacement transducer

2.3 温度测量方法

温度测量点分别在安全壳中心轴线、90°、270°布置，共计14个温度测量点。温度测量采用PT1000铂电阻式温度传感器，传感器紧贴安全壳外表面布置传感器，测点位置处紧贴安全壳外表面布置一个温度传感器，距离安全壳外表面50～70 cm位置处布置另外一个温度传感器，温度传感器如图6所示。因安全壳的温度变化将对位移、应变测量值产生明显影响，试验期间的温度测量意义不仅为了监测壳内外温度升压期间要满足设计要求，也为了在位移、应变分析时修正温度变化对其数值造成的影响。

Ishikawa等[13]研究了纤维素在超临界甲醇中的溶解并提出了在超临界甲醇中纤维素分解的途径。结果发现，纤维素在350℃ 、43 MPa 条件下，7 min便可以被溶解，但是副产物较多，需要进一步分离。包桂蓉[14]采用高温高压法研究了微晶纤维素在环丁砜、丙酮、1,4-二氧六环3种非质子溶剂中的溶解行为，在环丁砜溶剂中5-HMF的得率最高，为2.75%。Li 等[15]偶联制备了一系列含有磺酸结构的功能性聚合离子液体，其在二甲基亚砜(DMSO) 溶剂中催化纤维素转化为5-HMF的得率为 30.8%。

  

图6 壳外温度传感器Fig.6 Temperature sensors outside containment

2.4 焊缝泄露检查方法

焊缝泄露检查在设计压力值下（59 psig，1 psig≈6.895 kPa），对安全壳承压焊缝外表面进行目视外观检查，在受检焊缝表面进行喷涂或刷涂起泡溶液，观察焊缝表面是否存在连续的气泡形成。

位移传感器均分布于安全壳外侧，位移传感器安装示意如图4与图5所示。

3 试验条件准备

AP1000钢制安全壳进行结构整体性试验是本工程项目的一项重大试验，本项试验具有试验准备周期长、试验准备工作复杂以及多方参与等特点，因此试验前的准备工作是否完善是决定该项试验成功与否的决定性因素。试验前必要的先决条件，需完成安全壳所有承压边界的焊接工作，建立有效的试验压力边界、对安全壳内设备已得到有效保护、建立满足试验条件下的环境温度、安全壳外侧搭建用于试验过程检查的操作平台。

4 试验过程

（3）正式试验开始前，参照预试验数据采集系统方式进行初始值设置。正式试验以不超过2.5 psi/h的速率向安全壳内打压，按照设计压力的10%逐级升压至33 psig/39.6 psig/46.2 psig/52.8 psig/59.4 psig平台。同时监控数据采集系统对壳内温度、压力、应变与位移数据采集情况，并对位移/应变数据进行分析及判断，判断原则为数据不超过理论值120%，曲线不应出现非线性突变。

（2）试验开始，首先开始进行目标压力为6.0 psig预实验，启动空压机系统，以不超过2.5 psi/h的速率向安全壳内打压。当到达目标压力时保压15 min，之后以速率不超过1.0 psi/h的速率开始进行卸压，直至大气压力。

（1）结构整体性试验开始前，进行连续数天的数据采集测试，确保数据采集系统可用与可靠性。在安全壳结构整体性试验正式开始前2小时，数据分析软件中设置数据采集间隔为5分钟，所有传感器初始值归零，开始进行试验前数据采集。

（4）以不超过0.5 psi/h的速率继续向安全壳内打压至66 psig的最高压力平台，保压15 min，保压之后以速率不超过1.5 psi/h的速率卸压至59 psig压力平台。当壳内压力达到59～59.5 psig时，保压20 min后即可对壳外压力边界焊缝进行泄露检查。试验过程压力曲线如图7所示。

  

图7 压力随时间变化曲线Fig.7 Pressure versus time curve

标准化是PLM系统实施和应用的基础，在PLM实施过程中，企业通过两套典型设备的技术资料上线准备工作，规范了术语，制定了企业编码体系及图样和技术文件模板，建立了企业标准件和通用件数据库，将标准化体系和质量管理体系相融合，构建涵盖各种技术标准的知识库，规范了产品开发和签审流程等。

5 试验结果分析

结构整体性试验设置44个筒体段位移测量点与9个顶封头段位移测量点。位移测量采用位移传感器采集试验期间的壳体形状变化，筒体段测量采用顶针式传感器，顶封头段测量采用拉线式传感器。

  

图8 应变随时间变化趋势线Fig.8 Strain versus time curve

  

图9 位移随时间变化趋势线Fig.9 Displacement versus time curve

（2）根据113个结构整体性试验变采集数据分析，最大应变点（编号为ALP-27）在标高120英尺11英寸，98°的筒体段位置，测量数据如表1所示。经过对33 psig（试验压力一半）压力之前的数据分析，筒体最大应变测点的实测数据ε1超出设计值的1.2倍，但实测数据稳定、趋势合理、未出现异常；从33～66 pisg曲线分析，曲线仍呈线性趋势，由此判断最大应变测点应变值符合设计要求（当应变实测值超出设计值1.2倍时，设计方对超出设计值的处理原则：（1）曲线呈现线性关系或者增长速度变慢；（2）曲线不出现增长速度加快的变化趋势）（见图10）。

第三，战时福建小学特别注重培养学生的民族观念和爱国意识，让未来国家的主人从小就形成强烈的民族意识。所以，在抗战时期福建教育局除了“编印国民课本及训练资料”之外，还印制名人肖像、民众英雄挂图等资料［28］23，注重在潜移默化中培养学生的民族意识。另外战时的小学学校还承担着教育民众的任务，这也在一定程度上发挥了唤醒民众、激发民众的抗战热情、培养民众的爱国情怀的作用，为抗日战争的胜利提供了强大的精神支柱和精神动力。

 

表1 筒体段最大应变点测量数据Table 1 Maximum strain measurement data of cylinder section

 

  

图10 最大应变点变化曲线Fig.10 Maximum strain measurement curve

结构整体性试验共设置113个应变测量点，测量点分布于安全壳筒身表面与顶封头表面。应变测量采用三轴应变传感器，三个轴的夹角为分别为 0°/45°/90°。应变传感器安装在安全壳筒体外表面，在相应测点位置处打磨光滑，使用环氧胶粘贴在安全壳表面。在安全壳筒体段，应变传感器90°轴垂直布置安装；在安全壳顶封头，应变传感器90°轴与母线平行安装，应变传感器安装如图3所示。

筒体段最大位移点经过对在33 psig压力前实测值进行分析，超出设计值的1.2倍，但实测数据稳定、趋势合理且未出现异常，位移曲线基本成线性规律，判定该位移点符合设计要求（当位移实测数据超出设计值1.2倍时，处理原则同应变测点）（见图11）。安全壳顶点最大位移在最高66 psig压力平台下，位移值达到最大59.9 mm，实测值小于理论值的1.2倍并且吻合情况较好，变形成线性趋势，故安全壳最大位移点符合设计要求，如曲线图12所示。

 

表2 筒体段最大位移点测量数据Table 2 Maximum displacement measurement data of cylinder section

 

 

表3 顶封头段最大位移点测量数据Table 3 Maximum displacement measurement data of top head

 

  

图11 筒体段最大位移变化曲线Fig.11 Maximumdisplacementcurveofcylindersection

  

图12 顶封头段最大位移变化曲线Fig.12 Maximum displacement curve of top head

（4）结构整体性试验期间，壳内温度、湿度（传感器与泄漏率试验共用）以及壳外温度均符合设计要求；经最高压力平台下的目视检查与泄露检查，安全壳所有压力边界的承压焊缝未发现任何异常结构缺陷，且泄露检查未发现焊缝的泄露。

6 结论

结合本文试验的应变测量与位移测量结果分析，钢制安全壳在设计基准事故工况下的结构完整性可利用模拟试验的方式进行分析与判断，本文的结构完整性试验方法技术可行，能够证明钢制安全壳结构完整性性符合设计要求。AP1000钢制安全壳结构完整试验是本工程的一种验收性试验，是AP1000核电工程重要的里程碑节点，本文所述的试验方法对后续核电项目安全壳结构完整性试验具有重要的借鉴意义。

参考文献：

［1］ 林诚格.非能动安全先进压水堆核电技术［M］.北京：原子能出版社，2010.

［2］ ASME.锅炉及压力容器规范，第Ⅲ卷“核电厂部件建造规则，MC级部件”，第1册NE分卷［S］.

此时,利用Kaczmarz迭代算法循环遍历矩阵U的所有行,并将当前迭代Ui投影至与矩阵V中当前选择列所对应的超平面上,即可求解子优化问题式(8).与之类似,利用Kaczmarz迭代算法循环遍历矩阵V的所有列,并将当前迭代Vj投影至与矩阵U中当前选择行所对应的超平面上,即可求解子优化问题式(9).本文通过循环交替求解子凸优化问题式(8)和式(9),即可由观测矩阵Y的部分已知元素重构感知矩阵X的所有未知元素.

［3］ 赵树明.秦山核电二期安全壳结构整体性试验［J］.工业建筑，2003，09.