EPC模式下反應(yīng)堆壓力容器業(yè)主方制造質(zhì)量管控策略探討

崔遜波+張國偉+江臘濤

摘 要：設(shè)備質(zhì)量是核電機組安全高效運行的重要影響因素。針對EPC模式下如何開展業(yè)主方設(shè)備制造質(zhì)量管控的問題，以華龍一號反應(yīng)堆壓力容器設(shè)備為例，分別從設(shè)計改進(jìn)、制造難點和經(jīng)驗反饋進(jìn)行了分析，總結(jié)了制造質(zhì)量管控的策略。實踐證明，通過有效的管控策略，可以實現(xiàn)業(yè)主方的質(zhì)量和進(jìn)度目標(biāo)，對后續(xù)機組具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：EPC模式 業(yè)主方 質(zhì)量管控 反應(yīng)堆壓力容器

中圖分類號：TL35 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（c）-0076-05

Abstract：Equipment quality is an important influence factor for the safety and efficiency of the operation of nuclear power units. To solve the problem how to control the quality of the equipment by the owner under EPC mode， In this paper， taking the reactor pressure vessel of HPR for example， design improvements manufacturing difficulties and experience feedbacks is analyzed， the strategy of quality control to the owner is concluded. It has certain reference value for the follow-up unit.

Key Words：EPC mode； Owner； Quality control； Reactor pressure vessel

華龍一號（福清核電5、6號機組）采用的是業(yè)主負(fù)責(zé)制下的工程總承包（EPC）模式，EPC模式下業(yè)主單位將項目的設(shè)計、采購、施工等全部工作委托給總承包單位負(fù)責(zé)，中國核電工程有限公司是該項目的總承包單位，福清核電有限公司是業(yè)主公司。中國核電工程有限公司依據(jù)總承包合同參與核電工程從設(shè)計到調(diào)試階段的相關(guān)工作，并受福清核電有限公司的監(jiān)管。

1 EPC模式下業(yè)主方的質(zhì)量管控的特點

中華人民共和國民用核設(shè)施安全監(jiān)督管理條例（HAF001）規(guī)定，核設(shè)施營運單位（核電業(yè)主公司）直接負(fù)責(zé)所營運的核設(shè)施安全，其主要職責(zé)包括對所營運的核設(shè)施安全、核材料安全、工作人員和群眾以及環(huán)境安全承擔(dān)責(zé)任。這就決定了業(yè)主公司不僅在運行階段，在建設(shè)階段同樣要負(fù)責(zé)直接的核安全責(zé)任[1]。同時從經(jīng)濟性角度考慮，業(yè)主方要實現(xiàn)安全可靠的運行和合理運行維護(hù)費用，而良好的設(shè)備質(zhì)量是落實責(zé)任和目標(biāo)的途徑[2]。另外現(xiàn)階段EPC在核電工程的應(yīng)用處于起步階段，沒有經(jīng)驗可循，總承包單位的項目管理水平也還需要進(jìn)一步提高。

由于業(yè)主在項目管理中處于主導(dǎo)地位，其質(zhì)量管理方法和控制措施對項目的質(zhì)量管理工作起著統(tǒng)領(lǐng)全局的作用，決定了能否達(dá)到預(yù)定的質(zhì)量目標(biāo)。由于EPC模式的特點，業(yè)主的質(zhì)量管控的人力資源數(shù)量相對常規(guī)模式精干很多，該種模式下業(yè)主對工程質(zhì)量管控的側(cè)重點也應(yīng)該有很大區(qū)別[3]。因此必須要準(zhǔn)確地把握質(zhì)量控制要點，對重要設(shè)備關(guān)鍵工序質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督和控制，保障設(shè)備質(zhì)量和交貨期。

2 反應(yīng)堆壓力容器制造質(zhì)量控制分析

2.1 華龍一號與M310的差異分析

反應(yīng)堆壓力容器是核電廠的重要部件，用于容納堆內(nèi)構(gòu)件、堆芯燃料組件、控制棒組件及其他組件，它是一回路冷卻劑的壓力邊界。由于其功能的特殊性，在核電廠運行壽期內(nèi)不可更換，制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高、難度大、周期長成為RPV制造的最突出特點[6]。與M310機組相比，華龍一號的壓力容器尺寸更大，材料要求提高，制造難度增大。主要改進(jìn)體現(xiàn)在如下幾個方面。

（1）設(shè)計壽命延長。反應(yīng)堆壓力容器壽期的主要因素是材料壽期末的參考無延性轉(zhuǎn)變溫度（RTNDT）以及上平臺能量決定的。華龍一號的設(shè)計壽命由40年延長到60年，主要是通過降低材料輻照敏感元素含量、初始RTNDT和壽期內(nèi)堆芯段筒體材料受到的中子注量三個途徑實現(xiàn)的[5-6]。與M310相比，華龍一號堆芯筒體內(nèi)徑增加，吊籃外表面與筒體內(nèi)表面間的水隙由245.1 mm增加到295 mm，降低了反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)表面快中子注量。同時華龍一號對堆芯區(qū)鍛件材料的Cu、P、S等輻照脆化敏感元素含量控制要求更嚴(yán)，同時提高堆芯段筒體鍛件以及相鄰焊縫金屬的韌性要求。比如：堆芯筒體鍛件的RTNDT要求，M310為RTNDT≤-20 ℃，而華龍一號為RTNDT≤-23.3 ℃。

（2）尺寸和重量增加。華龍一號堆芯燃料組件數(shù)量由155組增加到177組，堆芯筒體內(nèi)徑3 989 mm增加到4 340 mm，同時筒體壁厚由204 mm增加至220 mm，導(dǎo)致整體壓力容器的尺寸和重量都有一定的增加，同時主螺栓數(shù)量也由58顆增加到60顆。

（3）堆內(nèi)測量方式改變。堆內(nèi)測量主要監(jiān)測堆芯溫度、堆芯中子注量率和壓力容器水位。M310機組的壓力容器底部有50組貫穿件，通過指套管的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行密封，用來測量中子注量率和水位，頂部有4組熱電偶管座。而華龍一號壓力容器取消底部貫穿件結(jié)構(gòu)，通過頂蓋上的12組堆內(nèi)測量貫穿件將探測元件引入堆內(nèi)，消除了因底封頭貫穿件發(fā)生泄漏導(dǎo)致冷卻劑喪失事故和堆芯裸露的可能性。

（4）堆頂支承方式的改變。M310機組頂蓋布置了3個吊耳和1個通風(fēng)罩支承組件，華龍一號的頂蓋取消通風(fēng)罩支承，設(shè)置12個堆頂結(jié)構(gòu)支承臺（含3個吊耳），與一體化堆頂結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。

2.2 華龍一號RPV的制造流程和難點

壓力容器的制造過程大概可以分為鍛件制造、鍛件內(nèi)壁堆焊和機加工、裝配組焊、精加工、總裝和水壓試驗幾個主要步驟[7]，見圖1。

鍛件制造主要包括冶煉、澆鑄、鍛造、熱處理、機加工和相應(yīng)的機械性能、無損檢測等工序。鍛件制造的重點是頂蓋、封頭、法蘭接管段、過渡段、堆芯筒體等鍛件的冶煉、鍛造和熱處理環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)的問題會導(dǎo)致鍛件的力學(xué)性能、化學(xué)成分和無損檢測難以滿足技術(shù)文件的要求。

焊接技術(shù)重點是窄間隙大厚度環(huán)焊縫焊接，進(jìn)出口接管與接管段馬鞍型焊縫焊接，筒體、封頭、密封面的大面積不銹鋼堆焊，接管與安全端的焊接，控制棒驅(qū)動機構(gòu)密封殼、堆芯測量管座等貫穿件焊接工作等。

機加工技術(shù)重點是頂蓋和筒體密封面、密封槽的高精度加工，頂蓋管座孔的精密定位與加工，堆芯測量管座和主螺栓的深孔加工等。

裝配工作重點是6個進(jìn)出口接管組焊前的裝配、61個控制棒驅(qū)動機構(gòu)密封殼和12個堆芯測量管座貫穿件的冷裝、水壓試驗前后頂蓋與筒體的密封和解密封工作等。

2.3 制造階段的經(jīng)驗反饋

對前期項目的制造階段的不符合項進(jìn)行梳理，將不符合項按制造環(huán)節(jié)和偏差類型進(jìn)行統(tǒng)計分析，確定出制造階段反應(yīng)堆壓力容器容易發(fā)生問題的環(huán)節(jié)，為做好質(zhì)量管控工作提供參考和指導(dǎo)。通過對福清4#機組的內(nèi)外部不符合項進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，不符合項主要集中在原材料、鍛件制造和焊接等環(huán)節(jié)，見圖2。

鍛件制造階段不符合項主要是鍛件的機械性能、無損檢測、表面質(zhì)量和尺寸不能滿足技術(shù)文件要求，一般通過返工或者報廢等方式處理，多為內(nèi)部不符合項。這個階段的不符合項通常發(fā)現(xiàn)較晚，報廢后重新投料會對設(shè)備工期產(chǎn)生較大的影響，需要關(guān)注法蘭接管段等關(guān)鍵鍛件的制造情況。

焊接階段不符合項主要通過后續(xù)的PT、UT、MT等無損檢測工序來發(fā)現(xiàn)，焊接缺陷一般可以進(jìn)行返修，要防止焊接缺陷沒有及時發(fā)現(xiàn)的情況發(fā)生。

原材料缺陷也是構(gòu)成NCR的重要組成部分，主要包括表面質(zhì)量、尺寸超差、性能不合格以及材料使用錯誤等。常見的表面質(zhì)量缺陷包括主螺栓、主螺母磷化層的磕傷，CRDM密封殼表面磕傷，鍛件和堆焊層的表面磕傷等。

機加工和裝配缺陷雖然數(shù)量較少，但一般不滿足圖紙的尺寸要求，多為外部不符合項，處理流程相對較長。

2.4 同類項目的現(xiàn)場反饋

在前期項目中，反應(yīng)堆壓力容器由于設(shè)備質(zhì)量問題影響現(xiàn)場進(jìn)度已多次發(fā)生，主要集中在制造階段的焊縫缺陷未被檢出或者已檢出但是不滿足役前檢查標(biāo)準(zhǔn)。不完全統(tǒng)計主要包括接管與接管段馬鞍焊縫超標(biāo)缺陷2次、接管與安全端焊縫超過役前檢查標(biāo)準(zhǔn)缺陷2次和堆芯筒體與過渡段堆焊層超標(biāo)缺陷1次。缺陷的發(fā)現(xiàn)反映了壓力容器等主設(shè)備質(zhì)量控制和驗收存在漏洞，同時現(xiàn)場缺陷的處理由于受制于空間狹窄、機器設(shè)備和熱處理條件限制等，處理難度大。如果在制造階段能加強控制，提前發(fā)現(xiàn)，及時地對缺陷開展修復(fù)和處理，就能有效消除對項目進(jìn)度和機組后續(xù)運行影響。

3 業(yè)主質(zhì)量管控的策略

在EPC總承包模式下，業(yè)主應(yīng)該定位于檢查監(jiān)督和關(guān)鍵點把關(guān)上，以充分發(fā)揮EPC總承包商的作用和能力，并保證由其承擔(dān)質(zhì)量責(zé)任。結(jié)合福清核電的實踐，提出了加強總包方的監(jiān)督管理，關(guān)鍵工序開展業(yè)主方直接的質(zhì)量控制，充分利用生產(chǎn)人員的技術(shù)優(yōu)勢和在出廠前開展出廠前第三方設(shè)備無損檢測的管控策略。

3.1 總包方的質(zhì)量監(jiān)督管理

業(yè)主方通過對質(zhì)量計劃進(jìn)行審查，對質(zhì)量計劃的完整性和正確性進(jìn)行確認(rèn)，同時檢查總包方和制造廠是否設(shè)置了合理和充分的見證點。通過監(jiān)督總包方的對審查意見落實，確?？偘綄χ圃祀A段的質(zhì)量控制全覆蓋。

另外業(yè)主方應(yīng)對監(jiān)造人員資格進(jìn)行檢查，確保具備相應(yīng)的資質(zhì)、能力和經(jīng)驗。同時對于監(jiān)造有效性情況，業(yè)主可以在協(xié)調(diào)會、見證點檢查和監(jiān)督巡查期間，對監(jiān)造人員工作進(jìn)行檢查和監(jiān)督，確保設(shè)備監(jiān)造工作處于受控狀態(tài)。

3.2 關(guān)鍵工序的業(yè)主方質(zhì)量控制

EPC模式?jīng)Q定了業(yè)主不可能對設(shè)備制造進(jìn)行全過程的質(zhì)量控制，業(yè)主應(yīng)選擇一些重要的、能夠充分體現(xiàn)設(shè)備整體制造質(zhì)量的節(jié)點作為見證點和停工待檢點，對關(guān)鍵工序有選擇性地開展直接的質(zhì)量控制。通過對華龍一號反應(yīng)堆壓力容器制造重點以及前期項目制造和現(xiàn)場的經(jīng)驗反饋進(jìn)行分析，確定了反應(yīng)堆壓力容器的質(zhì)量控制要點。

對于上述關(guān)鍵工序，業(yè)主按質(zhì)量計劃出席見證點，并編制見證報告。在見證過程中，除了出席規(guī)定的見證點外，還要利用機會對前期制造過程中的質(zhì)量文件進(jìn)行監(jiān)督檢查，檢查的內(nèi)容主要是制造過程中的不符合項報告、處理和糾正行動，歷史文件的完整性和有效性，供應(yīng)商的監(jiān)督體系等。在檢查過程中，如發(fā)現(xiàn)有不符合要求的問題，應(yīng)及時編制有關(guān)報告，并跟蹤其糾正行動。

3.3 業(yè)主生產(chǎn)部門參與特殊環(huán)節(jié)控制

部分質(zhì)量計劃審查、不符合項處理、重要見證點的見證等環(huán)節(jié)涉及到專業(yè)技術(shù)，需要有相關(guān)的專業(yè)知識和實踐經(jīng)驗，比如：無損檢測工序就有資質(zhì)要求。對于質(zhì)量控制人員，如果缺乏相關(guān)的專業(yè)技能和經(jīng)驗，很難發(fā)現(xiàn)問題，會造成管理的屏障失效。在項目前期工作階段，通常由設(shè)備采購人員進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn)和取證，這雖然解決資質(zhì)問題，但是沒有解決實踐經(jīng)驗問題。在業(yè)主生產(chǎn)部門組建后，在焊接、無損檢測等相關(guān)技術(shù)專業(yè)會有專業(yè)人力資源配置，充分利用和發(fā)揮生產(chǎn)部門的人力資源優(yōu)勢，由專業(yè)技術(shù)人員對關(guān)鍵專業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，充分保障了管理屏障的有效性，有效降低了設(shè)備質(zhì)量風(fēng)險。

3.4 設(shè)備出廠前第三方無損檢測

針對前期項目的現(xiàn)場經(jīng)驗反饋，為了避免役前檢查階段發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷處理困難情況發(fā)生，在關(guān)鍵設(shè)備制造和性能試驗完成后，委托第三方檢查機構(gòu)在制造廠對可達(dá)到部位按照役前檢查標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行全面檢查，消除質(zhì)量風(fēng)險隱患。如果發(fā)生缺陷，可以及時利用制造廠的設(shè)備和技術(shù)資源，及時進(jìn)行處理，從而更好地保障現(xiàn)場進(jìn)度和核安全。除了目視檢查項目和安全端與主管道焊縫等現(xiàn)場焊縫外，華龍一號RPV的出廠前檢查項目與役前檢查基本相同，涵蓋了內(nèi)表面堆焊層、環(huán)焊縫、馬鞍形焊縫和安全端異種金屬焊縫等。同時檢測條件、檢測方式和接近方式也與役前檢查一致，比如：對于內(nèi)表面堆焊層，均是采取水下自動UT從容器內(nèi)表面進(jìn)行檢查。出廠前第三方檢查的項目情況見表3。

4 結(jié)論

華龍一號首臺（福清5#機組）RPV自鍛件投料以來，設(shè)備整體制造質(zhì)量和進(jìn)度受控。實踐證明，業(yè)主方抓住質(zhì)量控制的要點，通過有效管控策略，可以確保質(zhì)量目標(biāo)的順利實現(xiàn)。如何進(jìn)一步做好相關(guān)工作，仍有以下一些方面需要改進(jìn)。

（1）根本原因分析工具和防人因工具的應(yīng)用。目前在設(shè)備制造領(lǐng)域，相關(guān)工具的使用還不夠普遍。通過推廣這些工具的使用，發(fā)現(xiàn)根本原因并且降低人因失誤頻率，減少質(zhì)量問題的發(fā)生。

（2）出廠前的第三方檢查項目的優(yōu)化。目前華龍一號的檢查項目相對比較全面，在設(shè)備進(jìn)度緊張的情況下可能對現(xiàn)場的工程進(jìn)度造成影響，后續(xù)可以從制造及檢查難度、制造過程缺陷數(shù)據(jù)、役前檢查經(jīng)驗反饋等方面進(jìn)行優(yōu)化，有重點、有針對性地開展抽查工作。

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