堆內(nèi)構(gòu)件奧氏體不銹鋼機加工表面缺陷事件分析

【摘要】在AP1000堆內(nèi)構(gòu)件制造中，出現(xiàn)了原材料階段驗收合格的奧氏體不銹鋼，機加工表面出現(xiàn)不可接受缺陷的事件，通過介紹該事件從產(chǎn)生到解決的過程，為解決類似問題提供合理的建議。

【關(guān)鍵詞】AP1000；堆內(nèi)構(gòu)件；奧氏體不銹鋼；原材料；機加工；缺陷

1、引言

我國三代核電主要采用美國西屋公司設(shè)計的先進非能動壓水堆核電技術(shù)，堆內(nèi)構(gòu)件（Reactor Vessel Internals， RVI）作為核島主設(shè)備之一，是反應堆壓力容器內(nèi)為堆芯部件提供支承、對中和導向，引導冷卻劑流入和流出，為堆內(nèi)測量儀表提供導向和支承的結(jié)構(gòu)部件，其主體材料采用奧氏體不銹鋼。

國內(nèi)某AP1000堆內(nèi)構(gòu)件在其發(fā)運前夕，清潔后目視檢查發(fā)現(xiàn)上堆芯支撐板圓周表面存在缺陷，導致設(shè)備無法按時發(fā)運。本文介紹事件從發(fā)生、處理到完成的整個過程，分析了該問題產(chǎn)生的原因，并對規(guī)避該風險提出合理的建議。

2、事件介紹

某AP1000堆內(nèi)構(gòu)件發(fā)運前進行最終清潔工作時，發(fā)現(xiàn)上堆芯板45°左側(cè)外圓上有輕微線狀痕跡，供應商對表面拋光后出現(xiàn)一個長度約17mm，寬約1.5mm的缺陷，如圖1所示。由于發(fā)現(xiàn)了該缺陷，堆內(nèi)構(gòu)件無法按時發(fā)運。

3、事件調(diào)查和分析

該事件發(fā)生后，我們了解了上堆芯板制造和安裝過程，排除了機加工產(chǎn)生該缺陷的可能。并從原材料采購和驗收、缺陷性質(zhì)等方面進行了調(diào)查和分析。

原材料采購過程調(diào)查

上堆芯板的原材料是牌號為SA336 304H的鍛件，按照批準后的鍛件采購規(guī)范進行制造和驗收。原材料驗收時，進行了最終狀態(tài)的UT探傷。采購方實地見證了探傷工序。對相關(guān)報告審查后認為原材料的采購和監(jiān)督符合上游技術(shù)條件。

原材料UT探傷

按照ASME 標準和采購規(guī)范的要求，該鍛件超聲檢測要求為：檢測面為兩個平面，靈敏度Ф6mm平底孔DAC曲線，使用探頭B2S（Ф24/2MHz）。按照上述要求，供應商對上堆芯支承板可達表面重新進行UT探傷，結(jié)果顯示合格。

從缺陷圖片可以看出，缺陷的位置與軸向（即檢測面）大約成45°夾角，且在工件邊緣。根據(jù)超聲波直射法原理對有角度的小缺陷反射不敏感，呈現(xiàn)的反射信號未達到超聲波的記錄缺陷要求，所以在最終的超聲檢測報告中未體現(xiàn)。

對缺陷進行定性

為了判斷缺陷的性質(zhì)，我們對該打磨后的缺陷進行了金相分析，認為該缺陷極有可能為原材料夾雜造成。

結(jié)論

該缺陷在上堆芯板原材料的制造過程中已經(jīng)存在，但是對原材料而言不是可記錄缺陷，后期由于機加工而導致缺陷開口浮現(xiàn)在零件表面，打磨后顯示為不可接受的缺陷。

4、事件的處理

4.1 返修方案的確定

按照ASME BPVC-III NG4130 的要求，在制造階段發(fā)現(xiàn)的原材料缺陷，允許進行修補。

事件發(fā)生時，上堆芯板已經(jīng)處于最終裝配階段，在正對著缺陷的一個定位銷孔內(nèi)，定位銷已經(jīng)冷裝且點焊固定。定位銷孔壁離缺陷位置距離僅7.4mm。去除缺陷的時候不僅需要考慮打磨深度使得定位銷孔穿孔的風險，并且要考慮補焊時對定位銷孔和定位銷變形的影響?；谏鲜隹紤]，我們制定了如圖2所示的返修方案。

4.2 返修過程

為了確定缺陷的大小，供應商開啟內(nèi)部NCR打磨去除缺陷。打磨至6.5mm深度時，VT未發(fā)現(xiàn)缺陷，PT仍有顯示，如圖3所示。

該打磨深度已經(jīng)非常接近點焊在定位銷孔內(nèi)的定位銷了，理論距離僅為1.4mm。按照圖3所示的返修方案，取出了該定位銷。繼續(xù)打磨缺陷直到?jīng)]有不可接受的PT顯示。在銷孔內(nèi)放置工藝定位銷襯墊后，對打磨區(qū)域進行補焊。補焊后上堆芯板的目視檢查、尺寸檢查以及PT檢查合格。最后重新加工定位銷和定位銷孔并按照設(shè)計要求進行安裝。

5、結(jié)論

該問題是屬于原材料階段的非記錄顯示，在零件機加工后浮現(xiàn)在表面，卻在組件階段被發(fā)現(xiàn)的事例。按照原材料UT探傷的驗收標準，這種內(nèi)部缺陷無法避免，但是卻可以在零件加工階段進行控制。

為此，對不銹鋼材料和零件加工提出了兩點建議：

（1）制造廠可以適當提高原材料階段UT檢驗要求，例如增加斜探頭探傷有利于發(fā)現(xiàn)這種有角度的缺陷；

（2）不銹鋼零件機加工后對最終機加工表面進行PT檢查，將缺陷控制在零件階段。

參考文獻：

[1] 不銹鋼鍛件缺陷分析_宋敏華.理化檢驗， 2009

[2] ASME B&PV Code， 1998 Edition with 1999 and 2000 Addenda

[3] 奧氏體不銹鋼大型鍛件超聲波檢測工藝及特點分析_魯強. 無損探傷，2006

作者簡介： 沈潔（1979-），女，湖北武漢，漢，碩士，工程師，主要研究方向：核島主設(shè)備。