核電站控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)桿組件鎖緊銷安裝質(zhì)量管理案例分析與回顧

周衛(wèi)國(guó)

(國(guó)核工程有限公司，上海 200233)

某核電站控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(Control Rod Drive Mechanism，簡(jiǎn)稱CRDM)基本上和傳統(tǒng)的壓水堆相同，采用磁力提升、步進(jìn)式的工作原理，也是由承壓殼部件、鉤爪部件、磁軛線圈部件和驅(qū)動(dòng)桿部件等組成(如圖1、圖2、圖3所示)[1]。控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是反應(yīng)堆控制和保護(hù)系統(tǒng)中重要的伺服機(jī)構(gòu)，它所驅(qū)動(dòng)的控制棒組件是快速調(diào)節(jié)反應(yīng)性變化的重要部件[2]。正常及事故工況下的動(dòng)作可靠性和承壓部件結(jié)構(gòu)完整性，直接關(guān)系到整個(gè)核電站的安全運(yùn)行；反應(yīng)堆堆本體設(shè)備中唯一的能動(dòng)設(shè)備，一個(gè)集多學(xué)科于一體的復(fù)雜設(shè)備。它是核反應(yīng)堆的重要?jiǎng)幼鞑考?，也是直接影響反?yīng)堆正常運(yùn)行和安全可靠的關(guān)鍵設(shè)備之一[3]。

圖1 控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig.1 One type of control rod drive mechanism

圖2 控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)部件-AFig.2 Sub-assembly of control rod drive mechanism-A

圖3 控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)部件-BFig.3 Sub-assembly of control rod drive mechanism-B

通過(guò)磁力驅(qū)動(dòng)鉤爪組件運(yùn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)桿組件上下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)控制棒組件的提升、下插以及緊急停堆功能,如圖4所示。驅(qū)動(dòng)桿組件在反應(yīng)堆運(yùn)行過(guò)程中起著非常重要的作用，是帶動(dòng)控制棒組件上下運(yùn)動(dòng)的載體，運(yùn)行中失效將無(wú)法對(duì)控制棒組件進(jìn)行操作。驅(qū)動(dòng)桿部件位于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中心位置，驅(qū)動(dòng)桿部件由驅(qū)動(dòng)桿、拆卸鈕、鎖緊彈簧、鎖緊螺母等零件組件(如圖5所示)[4]。而拆卸鈕則是在驅(qū)動(dòng)桿裝拆工具作用下，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)桿組件與控制棒組件解鎖和連鎖的關(guān)鍵；同時(shí)若驅(qū)動(dòng)桿組件部分解體或零部件脫落，將一定程度影響電站的安全運(yùn)行。詳細(xì)情況如圖6所示。

圖4 驅(qū)動(dòng)桿組件和控制棒組件Fig.4 Drive rod assembly and rod control assembly

圖5 驅(qū)動(dòng)桿組件Fig.5 Drive rod assembly

1 案例概述

發(fā)運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)桿組件未進(jìn)行鉚操作(Stake)來(lái)鎖緊拆卸鈕上的鎖緊銷。事情經(jīng)過(guò)如下：

某控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由國(guó)內(nèi)供應(yīng)商制造，制造難度大，完全按照ASME規(guī)范[5]、ASME NQA-1[6]質(zhì)保體系、ASME Y14.5M-1994[7]尺寸公差制造。2014年9月初，制造廠對(duì)驅(qū)動(dòng)桿組件圖紙上 “Staked at assembly”怎么理解，第一次向設(shè)計(jì)方發(fā)澄清單，設(shè)計(jì)方答復(fù)”在芯桿上鉆孔”，總包方通過(guò)信函傳遞給制造廠；2015年5月某機(jī)組控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)桿組件準(zhǔn)備開(kāi)始裝配，對(duì)于圖紙上“staked at assembly”怎么操作，駐廠監(jiān)造人員再次和制造廠溝通，廠家告知只需將鎖緊銷裝入即可，不須進(jìn)行任何后續(xù)操作。

基于制造廠答復(fù)及對(duì)后續(xù)運(yùn)行安全性的顧慮，駐廠質(zhì)量管理人員調(diào)研了其他堆型以及國(guó)外同類型設(shè)備制造廠，得出如此安裝后續(xù)運(yùn)行中失效風(fēng)險(xiǎn)大；同時(shí)查閱相關(guān)研究得知相關(guān)設(shè)計(jì)要求為控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)控制棒組件的運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)滿足反應(yīng)堆控制和保護(hù)系統(tǒng)的要求，應(yīng)具有連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的能力[8]；驅(qū)動(dòng)桿組件因鎖緊銷失效導(dǎo)致零部件散開(kāi)風(fēng)險(xiǎn)較高[9]；二代改進(jìn)型反應(yīng)堆堆型大多都是通過(guò)對(duì)鎖緊銷進(jìn)行焊接來(lái)防止后續(xù)運(yùn)行失效，收集素材后，駐廠監(jiān)造人員將相關(guān)信息反饋給技術(shù)支持部門，隨后給設(shè)計(jì)方發(fā)第二次澄清單， 5月底設(shè)計(jì)方答復(fù)“供應(yīng)商理解是正確的，鎖緊銷只需要過(guò)盈安裝，不需要后續(xù)任何鎖緊動(dòng)作例如焊接或者鉚”； 5月底開(kāi)始組裝國(guó)內(nèi)驅(qū)動(dòng)桿組件，并嚴(yán)格安裝設(shè)計(jì)方的第二份澄清單回復(fù)執(zhí)行。6月底前驅(qū)動(dòng)桿組件發(fā)運(yùn)，發(fā)運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)桿組件未進(jìn)行鉚操作(Stake)。

2015年7月，在國(guó)內(nèi)執(zhí)行項(xiàng)目駐廠質(zhì)量管理人員被派駐美國(guó)某工廠執(zhí)行控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的監(jiān)造工作，美國(guó)工廠是美國(guó)本土項(xiàng)目的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)供應(yīng)商，在控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)制造方面有著良好的供貨業(yè)績(jī)。在美制造的另一核電項(xiàng)目CRDM驅(qū)動(dòng)桿組件還處于零部件狀態(tài)。到工廠后駐廠監(jiān)造人員很是擔(dān)憂并且懷疑由國(guó)內(nèi)供應(yīng)商制造并發(fā)運(yùn)的驅(qū)動(dòng)桿組件是否存在問(wèn)題，個(gè)人抱著質(zhì)疑的工作態(tài)度，第一時(shí)間與工廠的工程師進(jìn)行了溝通，初步得知工廠打算在控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上執(zhí)行鎖緊銷過(guò)盈安裝后并執(zhí)行破壞性鎖緊(鉚)，并得知美國(guó)工廠為國(guó)內(nèi)某項(xiàng)目供貨的驅(qū)動(dòng)桿組件進(jìn)行了鉚操作。利用工廠與設(shè)計(jì)人員溝通的便利性開(kāi)始了與設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行溝通，得到設(shè)計(jì)方CRDM設(shè)計(jì)主任工程師答復(fù)鎖緊銷過(guò)盈安裝后仍須需要鉚(stake)。有了設(shè)計(jì)方設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)意見(jiàn)后，駐美質(zhì)量管理人員第一時(shí)間將該工廠及設(shè)計(jì)方設(shè)計(jì)部門的意見(jiàn)向國(guó)內(nèi)反饋；控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方回復(fù)的兩份可能有問(wèn)題，已發(fā)運(yùn)的驅(qū)動(dòng)桿組件未進(jìn)行鉚操作(Stake)。質(zhì)量部門將該事情來(lái)龍去脈查清后，及時(shí)將該事件反饋給技術(shù)支持部門，技術(shù)部門向設(shè)計(jì)方發(fā)送了第三份澄清單，并附上了美國(guó)工廠轉(zhuǎn)發(fā)給駐廠人員有關(guān)設(shè)計(jì)方設(shè)計(jì)部門意見(jiàn)，8月設(shè)計(jì)方正式回復(fù)了第三份澄清單，明確第二份澄清單回復(fù)錯(cuò)誤，并給出了推薦的安裝鎖緊銷及破壞性鎖緊操作步驟(鉚)。用錘子和工具輕輕的敲擊銷子中心使銷子變形，然后再輕輕的敲擊2處孔的外側(cè)，避免敲擊到孔的邊緣以免引起裂紋。具體如圖7所示。

圖7 推薦的鉚操作Fig.7 Recommend staking operation

得到設(shè)計(jì)方的正式回復(fù)后，總包方立即對(duì)國(guó)內(nèi)項(xiàng)目控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了排查，并對(duì)不滿足設(shè)計(jì)要求的物項(xiàng)按質(zhì)保流程進(jìn)行了處理。

2 事情反思與后續(xù)處理

已發(fā)運(yùn)的控制棒驅(qū)動(dòng)桿組件拆卸鈕鎖緊銷過(guò)盈安裝后未安裝圖紙及規(guī)范要求進(jìn)行鉚操作(Stake)。違反了控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)制造規(guī)范要求和圖紙要求。

總包方已按質(zhì)量保證程序開(kāi)啟了不符合項(xiàng)對(duì)已發(fā)運(yùn)物項(xiàng)進(jìn)行了處理，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)桿組件安裝之前進(jìn)行了返工處理。

該事件通過(guò)三個(gè)澄清單并且前兩個(gè)澄清單回復(fù)錯(cuò)誤，來(lái)來(lái)回回與國(guó)內(nèi)供應(yīng)商、國(guó)外供應(yīng)商以及設(shè)計(jì)方多次涉及到三個(gè)項(xiàng)目之間多次溝通，成功及時(shí)發(fā)現(xiàn)該質(zhì)量問(wèn)題，由于在現(xiàn)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)桿組件安裝之前及時(shí)發(fā)現(xiàn)，成功避免了一場(chǎng)重大質(zhì)量事故風(fēng)險(xiǎn)。

3 原因分析

3.1 直接原因

制造廠對(duì)上游技術(shù)理解錯(cuò)誤且質(zhì)疑態(tài)度不夠，未進(jìn)一步向設(shè)計(jì)方咨詢澄清，導(dǎo)致已發(fā)運(yùn)的驅(qū)動(dòng)組件未執(zhí)行鎖緊銷安裝后未進(jìn)行鉚(Stake)操作。

3.2 根本原因

供應(yīng)商對(duì)設(shè)計(jì)方技術(shù)文件圖紙消化吸收不徹底。設(shè)計(jì)方的圖紙說(shuō)明不清晰，關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)不明確，缺少必要的詳細(xì)描述。設(shè)計(jì)方前兩份澄清單回復(fù)錯(cuò)誤。

4 經(jīng)驗(yàn)反饋

督促設(shè)計(jì)方對(duì)澄清單回復(fù)錯(cuò)誤進(jìn)行根本原因分析并排查是否有類似文件回復(fù)問(wèn)題；督促供應(yīng)商加強(qiáng)上游設(shè)計(jì)文件圖紙消化吸收工作。

監(jiān)造作為設(shè)備質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要目標(biāo)是預(yù)防和減少設(shè)備制造過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題，使設(shè)備制造處于可控狀態(tài)[10]。質(zhì)量管理人員應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)方發(fā)布的設(shè)計(jì)文件抱有質(zhì)疑態(tài)度，培育優(yōu)良的核安全文化，該事件通過(guò)三個(gè)設(shè)計(jì)澄清單，終于得到正確答案，足以證明擁有質(zhì)疑態(tài)度的重要性；如未建立質(zhì)疑的工作態(tài)度，該問(wèn)題不可能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，后續(xù)反應(yīng)堆運(yùn)行中存在巨大安全隱患；倡導(dǎo)對(duì)安全問(wèn)題嚴(yán)謹(jǐn)質(zhì)疑的態(tài)度是核安全文化的重要方面。遵循核安全文化政策聲明中的八大方面進(jìn)行核安全文化培育，從而達(dá)到維護(hù)公眾健康和環(huán)境安全的最終目標(biāo)。

該事件成功的將國(guó)外制造廠質(zhì)量管理經(jīng)驗(yàn)反饋到國(guó)內(nèi)項(xiàng)目設(shè)備制造上，高效溝通，加強(qiáng)不同項(xiàng)目間同類設(shè)備經(jīng)驗(yàn)反饋與交流，分級(jí)有重點(diǎn)的監(jiān)造[11]，提高核島主設(shè)備監(jiān)管能力與水平。

5 結(jié)論與啟示

在后續(xù)項(xiàng)目機(jī)組控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及其他核電設(shè)備制造質(zhì)量管理過(guò)程中，嚴(yán)格按照中華人民共和國(guó)核安全法[12]、500號(hào)令[13]、HAF003[14]和HAF604[15]的要求開(kāi)展民用核電設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督工作。質(zhì)量管理人員應(yīng)對(duì)于連接件部位應(yīng)特別關(guān)注圖紙?zhí)厥庖?，不放過(guò)一個(gè)字眼，防止同類事件再次發(fā)生；在設(shè)備質(zhì)量監(jiān)造過(guò)程應(yīng)抱有質(zhì)疑態(tài)度和執(zhí)著精神，堅(jiān)持原則，不放過(guò)一絲小細(xì)節(jié)，培育優(yōu)良的核安全文化；高效溝通，加強(qiáng)不同項(xiàng)目間同類設(shè)備經(jīng)驗(yàn)反饋與交流，相互借鑒，提高核島主設(shè)備質(zhì)量管理水平，確保核電站安全運(yùn)行。

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