AP1000機(jī)組凝汽器水室制造質(zhì)量問(wèn)題分析和處理

孫小石， 王玉喜

(黑龍江省電力科學(xué)研究院， 哈爾濱 150030)

AP1000機(jī)組凝汽器水室制造質(zhì)量問(wèn)題分析和處理

孫小石， 王玉喜

(黑龍江省電力科學(xué)研究院， 哈爾濱 150030)

針對(duì)三門(mén)核電廠AP1000機(jī)組常規(guī)島凝汽器水室制造過(guò)程中存在的問(wèn)題，根據(jù)核電凝汽器水室制造圖紙及技術(shù)文件，闡述了凝汽器水室制造過(guò)程中的裝焊后變形、水室水壓試驗(yàn)超壓后變形開(kāi)裂問(wèn)題，分析了其產(chǎn)生的原因，提出了處理措施。結(jié)果經(jīng)驗(yàn)證，凝汽器水室的制造難題得以有效解決，最終達(dá)到了水室裝焊后不再變形及水壓試驗(yàn)過(guò)程控制質(zhì)量提高的目的。

核電廠； AP1000機(jī)組； 常規(guī)島； 凝汽器； 水室； 制造； 質(zhì)量

AP1000機(jī)組凝汽器水室在裝配焊過(guò)程中出現(xiàn)冷卻水接管法蘭到水室中心線的尺寸超差、中分面法蘭變形等問(wèn)題，造成多個(gè)不符合項(xiàng)，影響核電項(xiàng)目整體進(jìn)度；以及三門(mén)核電站2號(hào)機(jī)組水室D、水室E操作失誤導(dǎo)致注水壓力超壓、水室發(fā)生嚴(yán)重變形和開(kāi)裂，最終導(dǎo)致這兩臺(tái)水室當(dāng)臺(tái)報(bào)廢的嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題。

筆者通過(guò)凝汽器水室發(fā)生的一系列質(zhì)量案例，對(duì)上述質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行了分析，提出了有針對(duì)性的處理措施，并依據(jù)圖紙及技術(shù)要求，采用VT目視檢查和其他有效檢驗(yàn)方法進(jìn)行驗(yàn)證，最終達(dá)到了水室裝焊后不再變形及水壓試驗(yàn)過(guò)程控制質(zhì)量提高的目的。

1 凝汽器水室結(jié)構(gòu)形式

凝汽器水室由成型鋼板制造，與海水接觸的內(nèi)表面有橡膠襯里，用于保護(hù)。水室為底部出入口、分隔獨(dú)立的矩形結(jié)構(gòu)。支撐法蘭焊接在柔性隔板上，每個(gè)水室獨(dú)立安裝在法蘭上。這種獨(dú)立布置可使凝汽器半運(yùn)行。水室容易拆下進(jìn)行傳熱管更換，而無(wú)需拆下循環(huán)水管。水室上有人孔，用于內(nèi)部的檢查[1]。

每?jī)蓚€(gè)前/后水室對(duì)應(yīng)1臺(tái)凝汽器，見(jiàn)圖1。

圖1 水室立體圖

三門(mén)核電站單臺(tái)機(jī)組有A、B、C共3臺(tái)凝汽器，對(duì)應(yīng)水室共12個(gè)，分為前水室6個(gè)(編號(hào)為A、B、C、D、E、F)和后水室6個(gè)(編號(hào)為G、H、J、K、L、M)。

2 質(zhì)量問(wèn)題原因分析

2.1 水室裝焊后變形

三門(mén)核電站1號(hào)、2號(hào)機(jī)組凝汽器水室所用的材料是普通碳鋼板[2]，由于焊接控制不當(dāng)，導(dǎo)致多個(gè)水室由于焊接變形發(fā)生尺寸超差、法蘭厚度不均等質(zhì)量問(wèn)題。

經(jīng)分析主要原因?yàn)椋?/p>

(1) 水室零部件多，焊接量大是凝汽器水室焊接變形的主要原因之一，三菱公司設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如此。

(2) 凝汽器水室側(cè)板與法蘭裝焊形式為非對(duì)稱(chēng)焊接，此種結(jié)構(gòu)極易引起較大的焊接變形。焊縫尺寸大特別是水室外側(cè)焊縫尺寸大是引起變形的主要原因。

(3) 工藝原因。水室在制造過(guò)程中尺寸超差(大、小)，所以預(yù)變形量無(wú)法進(jìn)行精準(zhǔn)地預(yù)設(shè)。

(4) 焊接參數(shù)大，焊接過(guò)程操作不當(dāng)。焊接工藝參數(shù)較大，在大電流的施焊過(guò)程中產(chǎn)生大的焊接熱量輸入，進(jìn)而引起的焊接變形大，人為操作不當(dāng)也時(shí)有發(fā)生。

水權(quán)制度 水權(quán)指按照水法行使的對(duì)水的管轄權(quán)力，也指經(jīng)過(guò)水行政主管部門(mén)批準(zhǔn)給予用水戶的對(duì)水資源處理和利用的權(quán)力。水權(quán)制度就是通過(guò)明晰水權(quán)，建立對(duì)水資源所有、使用、收益和處置的權(quán)利，形成一種與市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制相適應(yīng)的水資源權(quán)屬管理制度。

2.2 水室水壓試驗(yàn)超壓導(dǎo)致變形和開(kāi)裂

水室水壓試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)布置見(jiàn)圖2。

圖2 凝汽器D和E水室水壓試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)布置

制造廠對(duì)三門(mén)2號(hào)機(jī)組D、E兩個(gè)水室進(jìn)行打壓試驗(yàn)前的注水操作，上、下水室各有一塊壓力表，操作者為方便只觀察下方壓力表，由于冬天氣溫低，下方壓力表的外接管有冰凍現(xiàn)象導(dǎo)致壓力表失靈，且操作者注水時(shí)忘記將排氣閥打開(kāi)，最終導(dǎo)致超壓。

監(jiān)理人員對(duì)D和E水室進(jìn)行目視檢查，發(fā)現(xiàn)水室中心線到圓法蘭端面空間尺寸超差，兩側(cè)筋板出現(xiàn)不規(guī)則性變形和開(kāi)裂，見(jiàn)圖3、圖4。

圖3 水室兩側(cè)筋板發(fā)生波浪變形

圖4 水室梯形法蘭與筋板結(jié)合處開(kāi)裂

經(jīng)分析主要原因如下：

(1) 試驗(yàn)前準(zhǔn)備不規(guī)范，操作者僅憑經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣，使排氣閥未打開(kāi)造成水室內(nèi)形成高壓，是最終造成水室嚴(yán)重變形的主要原因。

(2) 試驗(yàn)過(guò)程監(jiān)視不到位，未按要求對(duì)兩塊壓力表同時(shí)監(jiān)視，導(dǎo)致沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)際壓力已超出水壓試驗(yàn)規(guī)定壓力。

(3) 操作人員質(zhì)量意識(shí)差，集體作業(yè)分工不明確，操作者缺乏責(zé)任心擅自離崗。

(4) 焊后僅對(duì)焊縫進(jìn)行表面磁粉探傷，沒(méi)有對(duì)焊縫內(nèi)部進(jìn)行確認(rèn)，不排除在焊接時(shí)已有氫致裂紋產(chǎn)生，進(jìn)而導(dǎo)致筋板開(kāi)裂。

3 處理措施及結(jié)果驗(yàn)證

3.1 水室裝焊后變形問(wèn)題的處理

(1) 圖紙修改。制造廠針對(duì)水室側(cè)板、底板與法蘭的焊接、循環(huán)水接管與接管法蘭的焊接，提出將其結(jié)構(gòu)改成T形接頭。

(2) 完善焊接參數(shù)。對(duì)水室焊接的工藝進(jìn)行了修改，要求焊接時(shí)采用小電流、快速、對(duì)稱(chēng)、交錯(cuò)施焊，層間溫度應(yīng)在200 ℃左右，進(jìn)而減小焊接應(yīng)力。

(3) 調(diào)整焊接順序。通過(guò)修改該工藝，細(xì)化水室各個(gè)零部件的裝配順序，以便于控制裝焊變形。

(4) 加強(qiáng)焊接過(guò)程控制。焊工必須嚴(yán)格按照工藝參數(shù)施焊，控制焊接熱輸入量，最大程度控制變形；檢查員加強(qiáng)過(guò)程巡檢。

(5) 根據(jù)三門(mén)水室圖紙，運(yùn)用焊前預(yù)變形處理、VT目視檢查及尺寸測(cè)量的方法，對(duì)裝焊后的水室進(jìn)行檢查，結(jié)論符合三門(mén)水室圖紙要求。

3.2 水室水壓試驗(yàn)超壓導(dǎo)致變形和開(kāi)裂問(wèn)題處理

按照?qǐng)D紙及技術(shù)文件要求，對(duì)涉及質(zhì)量問(wèn)題的D和E水室采取當(dāng)臺(tái)報(bào)廢處理，并由同類(lèi)核電項(xiàng)目串臺(tái)過(guò)來(lái)2臺(tái)全新水室，VT目視檢查和整體空間尺寸檢查后，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果符合圖紙要求。

4 結(jié)語(yǔ)

(1) 對(duì)凝汽器水室裝焊后發(fā)生變形問(wèn)題，通過(guò)采用焊前預(yù)校形處理、VT目視檢查、尺寸檢查等方法對(duì)裝焊后的水室進(jìn)行檢查和驗(yàn)證，結(jié)果符合三門(mén)水室圖紙的要求，最終達(dá)到了后續(xù)凝汽器水室焊后不再發(fā)生變形的目的。

(2) 對(duì)凝汽器水室水壓試驗(yàn)超壓導(dǎo)致變形和開(kāi)裂問(wèn)題，對(duì)D和E水室采取當(dāng)臺(tái)報(bào)廢處理，并由同類(lèi)核電項(xiàng)目串臺(tái)過(guò)來(lái)2臺(tái)全新水室，按照?qǐng)D紙及技術(shù)文件要求，采用VT目視檢查和尺寸檢查等方法，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果符合圖紙要求，水室水壓試驗(yàn)質(zhì)量控制過(guò)程得到有效提高，最終保證了水室的產(chǎn)品質(zhì)量要求。

[1] 顧軍. AP1000核電廠系統(tǒng)與設(shè)備[M]. 北京: 原子能出版社, 2010.

[2] 張蔓. 凝汽器管板和水室的防腐[J]. 大型鑄鍛件, 2010(1): 15-17.

Analysis and Treatment of Quality Issues Occurring in Manufacture of AP1000 Condenser Water Chambers

Sun Xiaoshi, Wang Yuxi

(Heilongjiang Electric Power Research Institute, Harbin 150030, China)

To solve the quality problems occurring in manufacture of the AP1000 condenser chamber in Sanmen Nuclear Power Plant, such as the deformation formed in assembly and welding, the deformation and cracking formed during water pressure testing due to overpressure reasons, etc., an analysis was conducted based on relevant manufacturing drawings and technical documents of the condenser water chamber, after which corresponding countermeasures were proposed and taken. Results show that the manufacturing problems can be effectively solved by taking above countermeasures.

nuclear power plant; AP1000 unit; conventional island; condenser; water chamber; manufacture; quality

2016-05-11；

2016-05-24

孫小石(1983—)，男，工程師，主要從事火電和核電汽輪機(jī)及壓力容器無(wú)損檢測(cè)和設(shè)備監(jiān)理工作。

E-mail: 15124569527@163.com

TM623.7

A

1671-086X(2017)01-0037-03