輻照箱在線故障率淺析

牛翼 黃天亮 杜高剛

摘 要：本文首先分析了輻照箱故障現(xiàn)狀，然后探討故障產(chǎn)生的原因，并從改進(jìn)焊縫設(shè)計(jì)、改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和規(guī)范貨物裝載方式等方面提出輻照箱故障改進(jìn)措施，最后對改進(jìn)前后進(jìn)行對比。通過對比可知：改進(jìn)效果明顯，故障率始終控制在5.3%以內(nèi)，有效保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：輻照箱；質(zhì)量控制；在線使用率

中圖分類號：TL75 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）07-0061-02

Analysis of Online Failure Rate of Irradiation Box

NIU Yi HUANG Tianliang DU Gaogang

（Equipment Manufacturing Plant ， Nuclear Power Institute of China， Chengdu Sichuan 610005）

Abstract： This paper first analyzed the failure status of the irradiation box， then discussed the causes of the failure， and puts forward the improvement measures of the irradiation box from aspects of improving the weld design， improving the structural design and standardizing the loading way. Finally， the comparison was made before and after the improvement. Through comparison， it was clear that the improvement effect is obvious， the failure rate was always controlled within 5.3%， and the quality of the product was guaranteed effectively.

Keywords： irradiation box；quality control；online usage

輻照箱是中國核動力研究設(shè)計(jì)院設(shè)備制造廠的非標(biāo)項(xiàng)目，結(jié)構(gòu)以六面長方體為基礎(chǔ)，由不銹鋼（304）型材焊接而成，具體結(jié)構(gòu)見圖1，用于輻照站輻照貨物的裝載載體。輻照箱在使用過程中軌道板會出現(xiàn)鼓包、焊縫開裂等情況。對問題輻照箱進(jìn)行更換，生產(chǎn)線繼續(xù)進(jìn)行一周后，發(fā)現(xiàn)有新的輻照箱出現(xiàn)卡滯、原地打轉(zhuǎn)等故障。中國核動力研究設(shè)計(jì)院設(shè)備制造廠結(jié)合前期制造過程中的經(jīng)驗(yàn)，分析可能影響輻照箱質(zhì)量的因素，并通過采用PDCA循環(huán)質(zhì)量控制方法制定出改進(jìn)措施，并一一驗(yàn)證改進(jìn)結(jié)果，進(jìn)一步量化和固化各種工藝參數(shù)，最終降低輻照箱在線故障率[1]。

1 輻照箱故障現(xiàn)狀調(diào)查

對出現(xiàn)問題的輻照箱進(jìn)行跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)交付的75臺輻照箱（15臺故障）無法滿足輻照箱正常運(yùn)行（正常運(yùn)行65臺）使用率86.7%要求。這15臺輻照箱的主要故障為焊縫開裂，集中出現(xiàn)在傳輸輪接觸底板、入口處蓋板和承重軌這三類焊縫中，故障率分別為26%、61%、13%，主要表現(xiàn)形式見圖2。

2 故障原因分析

2.1 母材

對輻照箱所用到的矩形管、板材及焊材進(jìn)行復(fù)驗(yàn)檢查，特別關(guān)注材料P、S元素。通過復(fù)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，材料的各化學(xué)元素均在合格范圍內(nèi)，故排除原材料及焊材問題。

2.2 焊縫強(qiáng)度

輻照箱覆板整體采用點(diǎn)焊固定，受力位置主要集中在點(diǎn)焊處，強(qiáng)度與焊點(diǎn)數(shù)量及焊點(diǎn)大小呈正比。經(jīng)觀察，輻照箱在連接處關(guān)鍵受力部分的焊點(diǎn)都存在開裂現(xiàn)象。分析得出，這主要是因?yàn)楹更c(diǎn)受力截面小且數(shù)量有限，在一定程度上無法承受較大載荷。

保證其額定載荷的最短焊縫長度是69mm，輻照箱面板焊縫為點(diǎn)焊固定連接，達(dá)不到強(qiáng)度要求，在瞬間增大的剪切力作用下撕裂。

2.3 上下蓋板焊縫設(shè)計(jì)不合理

上下蓋板為斷續(xù)焊連接，焊縫開裂占25%，觀察此處焊縫，可以看到裂紋沿著焊縫縱向展開，呈斷裂式開裂；上下蓋板采用氬弧焊焊接方法，焊縫成型好，在開裂處未發(fā)現(xiàn)夾雜、未融合、氣孔等缺陷。根據(jù)加工過程結(jié)合使用工況分析斷續(xù)焊強(qiáng)度低，雖然理論上能保證承受載荷，但在復(fù)雜的使用工況下，需要承受不斷的沖擊、踩踏等，因此，焊縫必須具有較強(qiáng)的抗剪切能力。

2.4 入口處底板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

入口處底板出現(xiàn)明顯的下凹變形，此處底板除承受貨物外，還作為操作人員進(jìn)出裝載貨物的通道，裝載人員的多次進(jìn)出踩踏，導(dǎo)致其受力明顯強(qiáng)于其他部位。而此處底板未采取加固措施，無法均衡外界施加的力，最終形成不可逆變形。

2.5 貨物裝載方式不規(guī)范

針對貨物裝載，廠家未按照使用要求編寫操作規(guī)程，設(shè)計(jì)方也未提出相關(guān)注意事項(xiàng)，使得此處無章可尋，操作人員存在盲目裝載，未避開箱子底板薄弱位置，造成箱子不可逆破壞。

3 改進(jìn)措施

3.1 焊縫強(qiáng)度不足，改進(jìn)焊縫設(shè)計(jì)

①面板與框架的點(diǎn)焊強(qiáng)度不足，按照其理論載荷，增加受力焊縫長度，將其改為斷續(xù)焊，并增加焊腳尺寸，以100mm間距20mm焊縫長布置，打磨除去以前焊點(diǎn)，重新按照制定的新規(guī)程施焊。

②上下蓋板連接為關(guān)鍵焊縫，分析后認(rèn)為：在不改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和焊接方法的前提下可將斷續(xù)焊改為連續(xù)焊縫，這種變動可在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行，打磨斷續(xù)焊兩端施焊，將所有焊縫連在一起，對設(shè)備和人員要求難度小，便于在現(xiàn)場操作。

3.2 改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固

對入口端底架進(jìn)行加固處理，增加底架剛性和強(qiáng)度，具體結(jié)果見圖3。

3.3 規(guī)范貨物裝載方式，加強(qiáng)過程監(jiān)督檢查工作

組織專題會議討論貨物裝載規(guī)范，就前期裝載出現(xiàn)的問題總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提出改進(jìn)意見，形成操作文件，小組組織裝載人員進(jìn)行培訓(xùn)；班組長進(jìn)行貨物裝載監(jiān)督檢查，杜絕暴力裝載。

4 效果評價(jià)

改造在線運(yùn)行4個(gè)月后，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，傳輸輪接觸底板處焊縫開裂降低至2.7%；入口處底板增加橫梁后焊縫開裂降低至1.3%；承重軌開裂降低至1.3%。經(jīng)綜合統(tǒng)計(jì)分析，輻照箱各故障率始終能控制在5.3%以內(nèi)，輻照箱的在線使用率連續(xù)4個(gè)月保持在94%以上，滿足使用要求[2]。

參考文獻(xiàn)：

[1]邱建輝，周國全，陳玉霞.對現(xiàn)有某輻照裝置安全性能的分析及改進(jìn)[J].中國輻射衛(wèi)生，2010（4）：477-478.

[2]金輝.鈷源輻照裝置的安全監(jiān)控與事故防范[J].中國輻射衛(wèi)生，2006（1）：67-69.