核控制棒驅(qū)動機構包裝質(zhì)量控制及實施

周星， 高翔齊

(東方汽輪機有限公司， 四川 德陽， 618000 )

1 引言

自從我國首座自主設計制造的秦山核電站于1991 年12 月15 日實現(xiàn)首次并網(wǎng)發(fā)電以來, 截止2015 年1 月, 我國已有21 臺運行中的核電機組,總裝機1 902 萬千瓦, 在建核電機組27 臺, 總裝機2 953 萬千瓦。 從起步階段進入發(fā)展階段, 從二代核電站發(fā)展到三代核電站, 從建設沿海核電站發(fā)展到考慮建設內(nèi)陸核電站。 公司對CRDM 組織研發(fā)和試制, 從2009 年進行技術準備及科研試驗, 于2010 年6 月開始產(chǎn)品模擬件制造。 國家核安全局在整個模擬件試制過程中進行了現(xiàn)場監(jiān)督和控制, 并于2011 年3 月19 日給公司頒發(fā)百萬等級核反應堆核控制棒驅(qū)動機構制造許可證, 紅沿河5# CRDM 組件的制造, 標志著公司掌握了核島設備制造技術工藝能力、 生產(chǎn)能力、 質(zhì)量保證能力, 建立起一支合格的核島設備制造隊伍。 本項目包裝的啟動標志著公司核電站核島設備已進入交付的階段。

2 CRDM 結(jié)構概述及包裝質(zhì)量控制難點

2.1 CRDM 結(jié)構概述

核反應堆的開停和核功率的調(diào)節(jié)都由核控制棒驅(qū)動機構（以下簡稱CRDM 組件）控制。 CRDM組件是核電廠反應堆控制系統(tǒng)和安全保護系統(tǒng)的一種伺服機構, CRDM 組件內(nèi)的材料能強烈吸收中子, 可以控制反應堆內(nèi)鏈式裂變反應進行。 由于其功能是根據(jù)反應堆控制系統(tǒng)的要求帶動控制棒在堆芯范圍內(nèi)作提升、 下降、 保持或快速落棒運動以達到調(diào)節(jié)反應堆功率和安全停堆的作用,因而, 其性能好壞直接影響核電廠的正常運行和安全。 CRDM 組件采用步進式磁力提升機構, 主要部件有壓力室組件、 驅(qū)動桿組件、 線圈組件、棘爪組件等（見圖1）。

圖1 CRDM 控制棒驅(qū)動機構結(jié)構圖

2.2 CRDM 組件包裝質(zhì)量難點

由于入庫的CRDM 組件是經(jīng)過多工序超精加工出的精密產(chǎn)品,在起吊、 包裝、 貯存和發(fā)貨過程中除了防止不銹鋼的污染和磕碰、 拉毛外, 還要根據(jù)CRDM 組件重量、 尺寸、 清潔度對包裝環(huán)節(jié)進行分解, 滿足防潮、 防靜電、 長期儲存等核電產(chǎn)品特殊需要。 經(jīng)過質(zhì)量風險評估和策劃, 決定將CRDM 組件包裝材料、 包裝工作區(qū)、 包裝時間、CRDM 組件裝箱、 包裝箱密閉作為質(zhì)量包裝的關鍵點進行嚴格質(zhì)量控制。

業(yè)主發(fā)布的《控制棒驅(qū)動機構包裝、 運輸及貯存技術條件》 程序文件規(guī)定： （1） 零部件在包裝、 運輸及貯存時應防止受到污染及損傷。 （2）包裝完好的零部件貯存最長時間為2 年。 由此可見作為核島部分的構件（CRDM 組件） 對包裝質(zhì)量要求極高, 要嚴格按照質(zhì)量策劃和包裝技術規(guī)范執(zhí)行, 確保包裝質(zhì)量受控才能滿足用戶需求。

3 做好CRDM 組件包裝質(zhì)量策劃及實施

3.1 前期質(zhì)量控制策劃， 編制CRDM 包裝質(zhì)量控制大綱

針對CRDM 組件特點及用戶要求, 進行了包裝質(zhì)量控制策劃。 前期根據(jù)合同、 技術協(xié)議、 監(jiān)造協(xié)議、 圖紙和工藝規(guī)程等, 進行了實驗件包裝。通過試驗件包裝積累的經(jīng)驗, 優(yōu)化了包裝工藝和包裝材料, 編制了CRDM 組件的包裝質(zhì)量計劃,作為CRDM 組件包裝作業(yè)的綱領性文件。

CRDM 組件包裝質(zhì)量計劃詳細劃分了包裝工序, 設立關鍵控制點、 規(guī)定了檢驗標準、 真空時效、 記錄卡編號、 責任人、 用戶見證的方式等。通過分析認為, 嚴格按照包裝質(zhì)量計劃的實施,可對CRDM 組件的包裝過程進行有效控制, 使包裝過程受控達到預期目標。

3.2 開展CRDM 宣貫和包裝質(zhì)量培訓

讓參與包裝過程的質(zhì)檢人員、 包裝人員、 技術員、 成套員等對CRDM 組件充分認識和了解,避免因信息掌握不準確造成無可挽回的損失。 在公司技術、 質(zhì)量部門配合下, 由核電工程師、 質(zhì)量工程師等組成課題小組, 參考相關技術文件和規(guī)范, 結(jié)合試驗件包裝經(jīng)驗編制了《核電控制棒驅(qū)動機構產(chǎn)品包裝方案》 培訓PPT。 培訓課件包含了CRDM 的結(jié)構介紹、 重要性、 包裝防護技術特點, 合同中主要質(zhì)量條款及特殊質(zhì)量要求, 用戶見證要求, 包裝工藝分解、 包裝過程注意事項、包裝質(zhì)量關鍵點等內(nèi)容。 參與包裝的相關人員通過培訓對CRDM 組件包裝有一個深刻認識, 以利于質(zhì)量把關。

同時選派質(zhì)檢技術員、 包裝技術員共計3 名考取了民用核安全設備無損VT-Ⅱ級資格證書。

3.3 對CRDM 組件包裝作業(yè)實施全過程監(jiān)控

質(zhì)檢技術員主導CRDM 組件包裝所有工序的全過程監(jiān)控, 嚴格對開工條件、 起吊、 包裝、 裝箱、 標志移植等關鍵控制點檢查、 記錄。 為方便CRDM 組件包裝質(zhì)量檢查, 編制《CRDM 組件包裝質(zhì)量過程控制卡》, 將工藝、 技術、 質(zhì)量要求納入檢查范圍。

質(zhì)量過程控制卡由包裝作業(yè)人員完成工序后及時填寫, 質(zhì)量人員復檢簽章后（實行責任雙簽）, 報公司專檢把關確認, （H 點) 見證工序由專檢人員聯(lián)系業(yè)主監(jiān)造現(xiàn)場確認, 檢查合格經(jīng)監(jiān)造簽章后方可進行下一工步的工作。

通過質(zhì)量過程控制卡控制每個工步, 可以使CRDM 組件包裝工藝、 技術、 質(zhì)量要求得到有效落實, 質(zhì)量過程控制卡和責任雙簽滿足核電工作要求, 確保了CRDM 組件包裝工作凡是有人負責,凡是有章可循, 凡是有人監(jiān)督, 凡是有據(jù)可查。更方便CRDM 組件包裝質(zhì)量可追溯。

4 CRDM 包裝質(zhì)量控制實施

CRDM 組件主要由三大主部件及中小零部件構成, 其中大部件主要是CRDM 驅(qū)動桿組件、CRDM 壓力室組件、 CRDM 線圈組件, 根據(jù)這些組件各自的包裝技術規(guī)范, 制定了不同的包裝質(zhì)量控制方案。 在上述三大部件中, CRDM 線圈組件除了存在偏重, 防潮要求高外還有防靜電要求,外包裝整體套裝鋁塑薄膜, 因此本文主要討論CRDM 線圈組件的包裝質(zhì)量過程控制。

4.1 CRDM 線圈組件包裝開工前質(zhì)量控制

開工條件檢查： （1） 目視檢查產(chǎn)品的清潔度,檢查產(chǎn)品是否干燥以及其他質(zhì)檢項目是否符合開工要求（專檢確認）； （2）檢查包裝材料、 復驗包裝箱是否符合圖紙以及相關工藝技術要求； （3）查看包裝工作區(qū)溫度、 濕度及清潔環(huán)境是否符合包裝規(guī)范要求； （4）開工條件檢查需每天開工前確認合格后方可進行包裝。 （開工條件是否符合要求需QA/QC 現(xiàn)場確定簽字后報業(yè)主監(jiān)造同意開工）

4.2 CRDM 線圈組件包裝過程質(zhì)量控制

（1）零部件鋼印標識號、 制造號與裝箱清單進行一一核對。 （質(zhì)量人員全程參與軟件審核同步進行包裝過程記錄）

（2）CRDM 線圈組件先后套裝2 層, 可熱合密封塑料袋并放置干燥劑, 干燥劑不得有破損和結(jié)塊現(xiàn)象, 塑料袋不得有破損和穿孔。

（3）抽空氣、 充氮氣、 置換處殘余空氣、 再抽真空包裝內(nèi)形成局部真空、 熱合密封的每一工步所使用的時間必須符合包裝工藝要求（抽真空、充氮氣時間依據(jù)CRDM 組件包裝實驗件時確認的時間）。

（4）CRDM 線圈組件完成內(nèi)包裝后, 最外層還需套裝一層鋁塑薄膜用以防靜電（僅線圈要求）。

（5）包裝完每箱線圈組件之后, 需5 min 內(nèi)在包裝箱掛置干燥劑, 再裝箱（需報業(yè)主監(jiān)造現(xiàn)場確認）。 在窺視窗處的塑料薄膜上放置包裝箱內(nèi)部濕度指示卡, 同時在《質(zhì)量過程控制卡》 上記錄下包裝時間和濕度卡狀態(tài), 濕度卡不得變色。

（6）包裝箱的兩端與CRDM 線圈的間隙采用EPP 泡沫填充緊密, 防止因運輸顛簸產(chǎn)生串動,上部壓木方并把緊固定螺母。

注意事項：

（1）除專用塑料薄膜外, 干燥劑、 透明膠等任何包裝材料均不得直接接觸CRDM 組件本體。

（2）包裝過程中需對每個CRDM 組件及關鍵工序（部位） 進行拍照（CRDM 三大組件單個包裝過程不少于10 張） 同時在起吊時需全程錄像。

4.3 CRDM 驅(qū)動桿組件、壓力室組件包裝質(zhì)量控制

（1）單根驅(qū)動桿組件、 壓力室組件在進行完清潔和干燥后需在10 min 內(nèi)進行包裝。

（2）對于驅(qū)動桿部件、 及其他部件突出的尖銳部分, 需先用PE 泡沫保護纏裹銳角, 避免破壞包裝塑料袋。

所有CRDM 組件包裝完放入木箱后, 至少48 h 后才能釘封蓋, 主要是檢查包裝的防濕汽情況暨濕度指示卡必須完全呈藍色才能封蓋, 箱蓋用鎖扣連接并用元釘固定后貼封條。

5 CRDM 組件包裝質(zhì)量經(jīng)驗及優(yōu)化

開工前, 質(zhì)量員只對專用塑料袋和鋁塑袋進行目視檢查, 因沒有專用的工、 器具對塑料袋及鋁塑袋進行嚴密性、 微小氣孔或者破損檢查, 導致數(shù)個包裝完僅24 h 后CRDM 組件包裝箱內(nèi)濕度指示卡狀態(tài)10%指示色標由淡藍色輕微變白, 個別箱件隨著時間推移20%色標也有變色現(xiàn)象。《密封包裝中濕度指示器的使用規(guī)范》規(guī)定, 濕度指示卡有10%、 20%、 30%、 40% 4 個濕度指示色標, 若濕度指示卡40%色標變成紅色則說明濕度超標需要重新包裝。 由于業(yè)主要求包裝完好的零部件貯存最長時間為2 年, 發(fā)運到現(xiàn)場需長時間倉儲, 所以在包裝技術規(guī)范要求每個包裝箱濕度卡都不允許有變色現(xiàn)象。 為此必須改變塑料袋和鋁塑袋的檢查方式, 保證其質(zhì)量符合CRDM 組件包裝要求。

5.1 開工檢查優(yōu)化

針對塑料袋和鋁塑袋特點, 決定用充氣法檢測其質(zhì)量。 先將塑料袋和鋁塑袋逐一編號, 充滿氣后立即熱合密封, 再設計1 張記錄表由質(zhì)量員記錄下充氣時間、 密封后的充滿度。 塑料袋和鋁塑袋使用前, 由質(zhì)量員依據(jù)檢查表記錄選用充氣48 h 后, 充滿度沒有明顯變化的塑料袋和鋁塑袋作為包裝材料。 對充氣檢驗不達標的塑料袋及時辦理退庫更換手續(xù), 以達到降本增效的目的。

5.2 質(zhì)量巡檢優(yōu)化

由于塑料袋、 鋁塑袋本身可能存在微小氣孔或者破損, 包裝過程也可能造成塑料袋、 鋁塑袋破損, 因此每1 組CRDM 部件包裝完之后, 需要對包裝質(zhì)量進行實時監(jiān)控。 監(jiān)控的重點在于密封袋是否存在漏氣現(xiàn)象、 濕度指示卡是否變色等。因此依據(jù)包裝技術要求, 設計CRDM 裝箱質(zhì)量巡檢表來定期檢驗包裝密封及濕度是否符合要求。

5.3 包裝材料技術規(guī)范優(yōu)化

包裝完成后待發(fā)運期間, 按照質(zhì)量巡檢表要求對已經(jīng)包裝好的CRDM 部件日常進行巡查, 發(fā)現(xiàn)1 箱CRDM 包裝箱的濕度指示卡狀態(tài)10%指示色標由淡藍色輕微變白至20% （若濕度到達40%,濕度指示卡將變成紅色才需要重新包裝）。 因塑料袋使用前經(jīng)過了充氣檢測再使用, 分析認為是包裝塑料袋有細微破損造成的, 報業(yè)主監(jiān)造同意后對重新包裝。

對更換下來的塑料袋進行測量發(fā)現(xiàn)塑料袋局部厚度為0.4 mm, 采購只規(guī)定厚度不小于為0.2 mm。 過大的厚度造成塑料袋整體柔性差, 包裝時產(chǎn)品需要吊車和人力配合套裝, 包裝人員用力拉扯, 包裝纏裹、 對折后形成的尖角都有可能造成塑料袋局部破損。

對可加熱塑料袋的采購規(guī)范進行升版, 除了要求外觀尺寸、 耐撕裂、 耐穿孔、 可加熱密封外,還對厚度規(guī)定上下公差, 同時要求供應商提供塑料袋套裝、 折疊不會造成塑料袋破損的實驗報告。

6 CRDM 包裝質(zhì)量驗收

2015 年6 月業(yè)主通知公司前去開箱進行物權交接, 聘請的國家核電技術檢測人員對每箱貨物交接檢驗都先從窺視窗觀察濕度卡是否變色開始。（按照業(yè)主提供的程序文件規(guī)定包裝箱內(nèi)濕度指示卡變?yōu)榧t色即認為產(chǎn)品受潮, 將視為產(chǎn)品不合格,不予檢驗）。 檢驗人員對開箱后的所有CRDM 組件逐一進行數(shù)量、 鋼印標識、 隨機文件檢驗, 還對CRDM 外觀進行核電VT 二級檢測。 業(yè)主除了特別關注CRDM 部件的規(guī)格型號、 清潔度外, 還對包裝材料取樣進行了化學分析。 在經(jīng)歷長達半個月的開箱檢驗后, 業(yè)主認定公司制造的CRDM 組件符合采購合同要求, 同意接收并開出設備狀況證書（ECC）。

從2013 年7 月紅沿河5#機CRDM 部套開始包裝到2015 年6 月開箱交接, CRDM 包裝經(jīng)歷了轉(zhuǎn)運, 裝卸、 長途運輸、 長時間倉儲等環(huán)節(jié)的考驗, CRDM 組件包裝質(zhì)量受控達到預期目標。

7 結(jié)束語

通過精心的質(zhì)量策劃、 嚴格的現(xiàn)場質(zhì)量控制,CRDM 組件包裝得到了業(yè)主的認可, 提升了公司在核電市場的知名度和競爭力。 本文對紅沿河項目5#機CRDM 的包裝質(zhì)量控制進行了分析并總結(jié)了相關經(jīng)驗, 為以后CRDM 組件的包裝質(zhì)量控制提供了參考。