核電廠反應堆壓力容器性能試料切取及分解淺析

徐爽

中核遼寧核電有限公司 遼寧葫蘆島 125112

反應堆壓力容器是核電站關鍵設備，因內(nèi)部存在高溫、高壓、高輻射等極端惡劣環(huán)境，其材料會隨輻射導致內(nèi)部性能發(fā)生變化。該設備制造過程的每一步都需嚴格控制，確保質(zhì)量和進度，為后續(xù)核電的穩(wěn)定、持續(xù)運行，提供良好保障[1]。

性能試驗是檢測鍛件機械性能的最直接手段，也是考評鍛件質(zhì)量綜合指標的有效方式之一，如何從鍛件上取下最能代表鍛件性能的試料？試料分解及加工過程中監(jiān)造人員應如何把握見證關鍵點？本文結合國內(nèi)設備制造廠的見證經(jīng)驗進行簡要分析。

1 性能試料的切取

鍛件制造廠通常利用落錘、沖擊、拉伸等試驗方式來評判鍛件的機械性能，試驗所用的試料均由鍛件本體取下。對于核電項目，設計文件要求采用機械加工方法或氣割（需去除熱影響區(qū)）將試料取下，考慮到氣割火焰對試料附近區(qū)域的熱影響，極易造成試驗數(shù)據(jù)失真，通常各鍛件制造廠采用機械加工方法切取試料。

1.1 試料位置和標準的要求

核電廠反應堆壓力容器鍛件的取料過程應嚴格按照標準規(guī)范及制造大綱的要求進行，基本分為普通鍛件及特厚且復雜鍛件兩類，并有相應要求，反應堆壓力容器中的整體頂蓋、接管段法蘭端等鍛件的取料方式即可歸入特厚且復雜鍛件的種類。

1.2 鍛件取料位置

大型核電設備鍛件采用兩端取料的方式（接管段需增加接管口取料），即水口端（S端）、冒口端（M端）分別切取兩塊性能試料，每端性能試料相隔180°，且兩塊水口端試料的連線與兩塊冒口端試料的連線垂直。

2 取料環(huán)節(jié)監(jiān)造的注意事項

監(jiān)造見證，主要從“人機料法環(huán)”五方面出發(fā)，即在操作人員資質(zhì)、機械設備檢驗合格有效期、試樣狀態(tài)合規(guī)性、技術支持文件為最新版本且生效以及環(huán)境符合等內(nèi)容全部滿足要求的情況下方可開展見證工序[2]。

切取性能試料以劃線為起點，主要包括劃線（位置確認）、試料切取、加工、分解及標識、試樣還原加工、試樣最終標識等環(huán)節(jié)組成。

2.1 試料劃線

劃線見證是質(zhì)量控制的預防環(huán)節(jié)，主要為防止工藝圖與制造大綱不符以及劃線人員依據(jù)工藝劃線時出現(xiàn)錯誤，車間人員根據(jù)現(xiàn)場工藝進行劃線，如果工藝發(fā)生錯誤或者劃線錯誤，可及時糾正。這一步主要見證過程中需對劃線位置尺寸、試料尺寸和標識等進行核實。

2.2 切取見證

試料切取見證是質(zhì)量控制的確認環(huán)節(jié)，檢查加工過程是否按照劃線標記執(zhí)行，在取料現(xiàn)場見證試料由鍛件本體取下并打印記后，試料轉入下一環(huán)節(jié)。若試料切取完畢不及時打鋼印可能會出現(xiàn)如操作人員輪換后不能確認相應試料的情況。

2.3 試料分解、劃線

試料取下后，銑去表面排鉆痕跡，駐廠人員對試料的印記、完整性等一系列內(nèi)容進行檢查，之后繼續(xù)劃線以區(qū)分出落錘、沖擊、拉伸、金相等試樣的區(qū)域，這是質(zhì)量控制的預防環(huán)節(jié)。通過核對工藝圖紙和制造大綱試樣分解圖的一致性，消除工藝錯誤。核對實際劃線情況同制造大綱試樣分解圖，同時應關注切削預留刀口尺寸，主要核對內(nèi)容包括試樣的數(shù)目和排布，試樣的方向，沖擊試樣的開口方向等。

試料的機械性能參數(shù)和取樣位置關系密切，鍛件靠近熱處理表面的位置由于淬透性較好，機械性能亦相應提高，會造成其試驗結果優(yōu)于大綱要求取樣位置性能指標的情況，所以此步見證對鍛件機械性能試驗結果的準確性至關重要，監(jiān)造過程中必須嚴格控制。以接管段接管口取料為例，試料分解成小塊后，以某三代核電技術為例，根據(jù)ASMENB-2223.1，需見證試料中心線距離熱處理表面是否滿足T/4。因涉及弧度問題，見證該工序一定要注意圓弧頂點位置距離試料中心線是否滿足T/4的要求。

某制造廠鍛件取樣階段，制造大綱要求試樣中心線距熱處理表面為40mm。實際取樣過程中，試樣中心線距熱處理表面僅不到30mm；且拉伸、落錘、沖擊試樣不在同一中心線，測試數(shù)據(jù)對比，兩種取樣方式均滿足驗收標準，但靠近熱處理表面的試樣拉伸、沖擊試驗數(shù)據(jù)均明顯優(yōu)于正確取樣位置，其中正確取樣位置抗拉強度為506.79MPa，而錯誤取樣位置抗拉強度為557.8MPa。所以需要嚴格控制取樣位置并在試料分解過程中控制試樣分布及方向，如發(fā)現(xiàn)不一致需重新取樣。

為對試樣分布及方向有細致把握，監(jiān)造人員通常要求操作工按照工藝圖將試樣片切好后將劃試料方位線。因試樣片在外觀上已與之前自鍛件本體取下的試料有較大差別，見證過程中極易將試樣方向混淆，故見證時需仔細對照制造大綱中的試樣分布圖，查看試樣的分布、方向是否符合要求，并配合試料還原法進行驗證。

2.4 試料分解后還原見證

根據(jù)以往監(jiān)造經(jīng)驗，為檢驗試料加工過程中的完整性、正確性，試樣分解完成后最好進行還原見證，也就是將切好的試樣塊、邊角料及余料重新拼合起來，拼湊成整個試料形狀；另外需對試樣塊的鋼印進行確認，確保可區(qū)分其來源信息；同時對余料上的鋼印信息也需重點關注，防止復試時余料無法辨別。

3 結語

本文對核電廠反應堆壓力容器鍛件切取性能試料的操作方法及監(jiān)造過程中需要注意的事項進行詳細分析，為監(jiān)造人員見證取料工序提供了參考和借鑒。通過本文，駐廠監(jiān)造人員可對核電廠反應堆壓力容器鍛件試料分解、加工過程中的關鍵點有更加精準的把握，從而保證試驗試樣能夠反應最真實的鍛件機械性能，為降低質(zhì)量風險，把好核電廠核電主設備質(zhì)量關提供有力保障！