泵類設備監(jiān)造方法探討

馬文勝

中國核電工程有限公司 北京 100000

1 核級泵的特殊要求分析

1.1 核級泵與非核級泵的區(qū)別

通常把在核反應堆系統(tǒng)中承擔一定安全功能的泵稱為核級泵，它與非核級泵的主要區(qū)別在于其安全性。這決定了核級泵的設計宗旨是大大地提高其安全性，以確保公共安全。

1.2 核級泵的設計

（1）選型。根據(jù)系統(tǒng)的布置情況及使用條件來選擇合適的型式。一般地，反應堆冷卻劑采用大流量低揚程的混流泵：安全殼噴淋泵、安全注入泵、輔助給水泵、上充泵等高揚程泵通常采用多級離心泵：余熱排出泵要求在較低的有效汽蝕余量下運行，因此經(jīng)常采用雙吸葉輪的結(jié)構(gòu)型式；水壓試驗泵則通常使用往復泵；對要求無泄漏的系統(tǒng)應使用屏蔽泵[1]。

（2）選材原則。由于核級泵所輸送介質(zhì)的特殊性，一般選材時滿足以下要求：①所選擇的材料必須具有耐腐蝕、抗沖刷的特性；②奧氏體不銹鋼應具有抗晶間腐蝕的能力；③與介質(zhì)接觸的材料不應有被鐵素體鋼及其化合物污染的危險，對于奧氏體鐵素體鋼以及鎳一鉻鐵臺金，其含鈷量不得超0．20%；④禁止使用氟橡膠、聚四氟乙烯、丁基橡膠和丁腈橡膠；⑤所選用的非金屬材科要有良好的耐輻照性能[2]。

（3）強度設計。核l、2、3級泵承壓部件的設計及應力分析分別按RCC-MB3400、C3400、D3400進行。

（4）抗震分析。應對核級泵進行抗震分析，以保證它能在地震期間及之后保持其結(jié)構(gòu)的完整性和運行可靠性，抗震分析步驟如下：

①測定設備的固有頻率。在試驗臺架上，使設備的零部件受到?jīng)_擊激振，用加速度計測出其共振頻率。

②完整性。為了保證泵能夠在安全停堆地震(SSE)期間及之后維持其承壓特性，應按各種載荷的最大值的平方組合來對泵零件進行應力分析，分析結(jié)構(gòu)必須低于材料的許用應力。

③可運行性。為了保證泵能夠在安全停堆地震(SSE)期間及之后完成其功能。在進行分析時，應按各種載荷的同時作用來考慮，并且保證零件產(chǎn)生的變形只在靜止件與轉(zhuǎn)動件之間引起輕微的摩擦和微小的干擾，而不嚴重地影響著泵組的運行．當?shù)卣鸾Y(jié)束后，泵組應能立即恢復到正常運行狀態(tài)。

（5）軸密封。核級泵上使用的軸密封與非核級泵的相似，可以采用常規(guī)的標準設計,但必須使用耐輻照性能良好的代用材料，以防止由于材料的耐輻照性能不好而影響其使用性能。

1.3 核級泵的制造和檢驗

核1、2、3級泵的制造、檢驗要求分別見RCC—MB4000、C4000、D4000，其中對焊接、熱處理的實施及檢驗方法作了詳細的介紹。

1.4 試驗

核級泵的試驗包括：單項試驗、型式試驗和產(chǎn)品試驗。

產(chǎn)品試驗：產(chǎn)品試驗是設備的出廠檢驗，它們包括：①尺寸的一致性檢查；②水壓試驗；③功能試驗，包括：耐久性試驗、性能測量、泄漏和軸承溫度的檢測、噪聲和振動水平的測量；(4)試驗后的解體檢查。

需要說明的是，不同等級或不同使用條件下泵的試驗項目各不相同，要根據(jù)合同中規(guī)定的泵的安全等級、制造等級和質(zhì)保等級編制試驗大綱，依據(jù)批準的試驗大綱進行。

2 泵類設備監(jiān)造策化

以某核電項目低壓安注泵、安全殼噴淋泵為例：

根據(jù)低壓安注泵、安全殼噴淋泵設備制造的工藝流程，需要重點對其材料入廠檢驗、焊接和補焊、無損檢測、最終機加工、平衡試驗、水壓試驗、功能試驗、出廠驗收等環(huán)節(jié)進行質(zhì)量監(jiān)督和控制。

2.1 材料入廠檢驗

（1）安注安噴泵按觸介質(zhì)的部件材料應能耐所輸送流體的腐蝕與沖蝕，并且不將任何污染傳給流體以致影響工藝使用的適合性，按RCC-M制造的零件符合RCC-MC2000；其它零件符合AFNOR標準或其它國家相當?shù)臉藴省?/p>

對RCC-M清潔度章F6000的附錄FI第5節(jié)定義的輸送“工藝流體”的泵部件，應遵守RCC-MF6400提出的關(guān)于禁止污染物的要求；鈷含量應滿足RCC-MC2400的規(guī)定；禁止使用氟橡膠、聚四氟乙烯、丁基橡膠和丁腈橡膠C，而允許使用丁腈橡膠和聚氨酯[3]。

承壓部件除合同中特殊規(guī)定處，應使用奧氏體不銹鋼制造，并應符合RCC-MC2300中關(guān)于耐晶間腐蝕要求。

（2）依據(jù)上述合同要求，制造廠提交了鑄件采購規(guī)范、鍛件采購規(guī)范、軸采購規(guī)范、奧氏體不銹鋼板采購規(guī)范并獲CNPE審查認可。

依據(jù)已批準的主要材料鑄件、鍛件采購規(guī)范，對到貨的葉輪、泵軸、上軸、法蘭、軸封室、出水殼體等零部件進行到貨檢查。

2.2 焊接和補焊

主要指水力承壓件焊接、水力承壓鑄件的缺陷補焊、相關(guān)管路的焊接工序。特別是水力承壓件的缺陷補焊，因其涉及水力部件內(nèi)在質(zhì)量，應重點控制。水力部件一般為鑄件，其鑄造缺陷較多如：氣孔、夾渣、裂紋等，特別是不銹鋼材料，經(jīng)常需要焊補，有的需要多次焊補，如果焊補量較大還應進行零件的消應力熱處理，RCC-M有明確規(guī)定，對允許的重新熱處理次數(shù)有相應限制。

應注意鑄造缺陷清理到位：在缺陷清理時，要關(guān)注缺陷是否清理到位，及時采用PT進行檢驗，對厚重部位和不易觀察部位應補充RT檢驗，確保無缺陷后再焊補。

焊補操作規(guī)范性：焊補工序的操作必須規(guī)范，必須與焊接工藝評定相符，注意焊接參數(shù)的一致性，特別注意層間溫度的控制，避免因趕工焊接速度過快，出現(xiàn)過熱或留下不可見的隱患，既影響了質(zhì)量，又耽誤了進度。

2.3 無損檢測

在機加工之后及裝配之前，零件應按RCC-MMC7000進行目視檢驗，并按RCC-MMC4000進行液體滲透檢驗。

液體滲透（PT）檢測的全面性：在零部件PT檢測時，一定要注意其檢測的全面性，防止漏檢。

超聲檢測（UT）檢測的規(guī)范性：在UT檢測時，首先必須保證零件的表面符合要求，其次注意檢測移動速度不要過快、檢測位置和次數(shù)是否到位，波形變化是否超差。

磁粉檢測（MT）檢測的規(guī)范和退磁處理：在MT檢測時，要注意磁化是否到位，MT檢測的細小缺陷的觀察必須到位，尤其是對連續(xù)的小缺陷。對檢驗后的零件，有退磁要求的必須進行退磁處理和剩磁檢驗，合格后方可進行下一步工序。

2.4 最終機加工

“最終機加工”工序?qū)儆诿裼煤税踩珯C械制造不能分包的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)，制造廠在先期合同設備執(zhí)行過程，三次不符合項均出現(xiàn)在“最終機加工”環(huán)節(jié)，并導致一件長加工周期零件的報廢，主要原因是人因失誤。

所以在最終機加工階段，要對影響質(zhì)量因素的人、機、料、法、環(huán)、測等方面進行重點控制，總結(jié)前期重要廠用水泵項目執(zhí)行過程中的經(jīng)驗，汲取前期重要廠用水泵項目執(zhí)行過程中的教訓，避免影響質(zhì)量和進度問題的情況再度發(fā)生。

2.5 平衡試驗

轉(zhuǎn)子、葉輪、軸承、聯(lián)軸器等轉(zhuǎn)動部件，由于材料組織不均勻、零件外形的誤差、裝配誤差以及結(jié)構(gòu)形狀局部不對稱等原因，當泵高速運轉(zhuǎn)時，即使很小的偏心距，也會引起很大的不平衡離心力，造成軸或軸承磨損，出現(xiàn)機械或基礎(chǔ)振動，這將直接關(guān)系到核電站的運行安全，所以在裝配前必須對轉(zhuǎn)動零件和轉(zhuǎn)子進行靜平衡和動平衡測試。

動平衡檢測設備的精度是否滿足技術(shù)要求：在動平衡檢測中，主要依靠設備檢測，需對其驗證，不可忽略。葉輪動平衡檢測時，鍵槽的處理：在葉輪動平衡檢測中，鍵槽必須安裝鍵進行補償，否則有偏差。不平衡去重處理：去重應該在工藝規(guī)定位置，且去重不能超過界限。

2.6 水壓試驗

水壓試驗是設備承壓邊界承壓性能的重要檢查工序，設備性能的重要保證。

安注安噴泵的所有承壓部件應進行水壓試驗，要求不存在滲漏或產(chǎn)生永久變形，水壓試驗要求：試驗壓力應至少保持30分鐘；不允許壓力跌落或冒汗，經(jīng)目測方法或試驗壓力跌落所測到的任何泄漏都應消除，并且應重新試驗；所有承壓管子與法蘭，應在水壓試驗前焊接；水壓試驗性能應符合RCC-MC5200的要求。

2.7 功能試驗

（1）第一臺泵鑒定試驗。包括耐久性試驗、熱沖擊試驗、雜質(zhì)試驗。

（2）耐久和性能試驗。對每臺批量生產(chǎn)的泵都應在發(fā)運前最好用其本身配用的電動機在試驗回路上進行試驗，并且每套泵組應進行規(guī)定的耐久試驗和啟動-停車循環(huán)。各次耐久試驗末尾，要記錄整套的水力數(shù)據(jù)，包括保證點和其它點的流量、揚程、輸入功率、轉(zhuǎn)速和NPSH；畫出跨整個泵運行范圍即零流量-全開流量的曲線。

性能試驗要求符合ISO9906標準1級要求。

水力特性的記錄及畫出足夠數(shù)量的測量點的曲線，就會得出跨整個泵運行范圍（從零流量到最大流量運行工況）的特性曲線，以作為適合的判斷的清晰理解的基準。

在這些試驗期間，應驗證整個泵機組的運行正常，并記錄軸承溫度。此外，應進行泄漏檢查；應記錄所有泵機組軸承的振動水平和第1套泵機組的浸水部件振動水平；按照ISO9614，在距泵殼1m處測噪聲。由于只有現(xiàn)場振動和噪聲試驗才有合同意義，所以在監(jiān)造工廠試驗期間，與要求值的任何大的偏差都應要求制造廠仔細進行原因分析，并采取措施將噪聲的振動降低到要求的值。

綜上所述：泵類設備中的每一個生產(chǎn)過程都是泵組質(zhì)量控制的核心，決定著泵組性能參數(shù)是否滿足要求，應重點控制，應關(guān)注每一個細節(jié)，注意每一個參數(shù)確定和測量過程的準確性，確保泵組的整體質(zhì)量。