核二、三級壓力容器（箱罐體）制造過程中的質(zhì)量控制研究

張維東 康建強(qiáng) 白日亮 劉寶劍

1.青島蘭石重型機(jī)械設(shè)備有限公司，中國·山東 青島 266426

2.南京三方化工設(shè)備監(jiān)理有限公司，中國·江蘇 南京 210036

核級壓力容器是一種在核領(lǐng)域應(yīng)用較多、對制造要求較高的設(shè)備。其中箱罐體作為一種核級壓力容器，在核電備用發(fā)電系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。為提高核電備用發(fā)電機(jī)組的安全使用性能應(yīng)當(dāng)首先做好箱罐體設(shè)備的制造質(zhì)量管控。論文著重對箱罐體設(shè)備制造中幾個(gè)關(guān)鍵工序進(jìn)行論述和分析。

核二、三級壓力容器；箱罐體；質(zhì)量控制

1 引言

隨著核電的發(fā)展，公眾對核安全提出了更高的要求，使得核電站運(yùn)行安全要求愈發(fā)重要。核安全直接依靠機(jī)組堆芯各回路系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在機(jī)組用電系統(tǒng)中，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源，獨(dú)立運(yùn)行、容量大、供電時(shí)間長等特點(diǎn)使得它在整個(gè)用電系統(tǒng)中扮演著重要角色。

核電箱罐體設(shè)備是指應(yīng)用到應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組上的膨脹水箱、日用油箱、超?？諝馄俊涌諝馄康仍O(shè)備。上述設(shè)備主要組成應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組中機(jī)械輔助系統(tǒng)，用以完成進(jìn)排氣、壓縮空氣、燃油、冷卻水、潤滑油等系統(tǒng)工作，箱罐體設(shè)備的制造重要性凸顯，論文從上述設(shè)備制造過程中圖紙審查、原材料及零部件控制、工藝過程控制、焊接控制、無損檢驗(yàn)控制、水壓試驗(yàn)六個(gè)關(guān)鍵要素，并按照關(guān)鍵要素中需特別注意事項(xiàng)或關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行簡要論述，以對箱罐體設(shè)備實(shí)際制造進(jìn)行有效指導(dǎo)和借鑒，防止制造過程中出現(xiàn)違反國家核安全局法律/法規(guī)、采購技術(shù)規(guī)格書等情況發(fā)生。

2 質(zhì)量控制

2.1 圖紙審查

前期圖紙審查階段是整個(gè)設(shè)備制造過程中最為關(guān)鍵，也是最費(fèi)時(shí)費(fèi)力、最為影響后期制造質(zhì)量及進(jìn)度的要素?，F(xiàn)階段箱罐體設(shè)備的設(shè)計(jì)較為成熟，但在圖紙審查中仍發(fā)現(xiàn)部分錯誤及不滿足現(xiàn)階段制造要求的情況，故對圖紙錯誤或不適用制造單位的項(xiàng)目，在圖紙審查階段應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)、反饋或澄清，以便影響整體設(shè)備制造。圖紙審查期間重點(diǎn)關(guān)注以下3 點(diǎn)，若出現(xiàn)以下情況應(yīng)及時(shí)反饋設(shè)計(jì)及買方：

①因結(jié)構(gòu)限制，導(dǎo)致無法完成相應(yīng)無損檢驗(yàn)活動。當(dāng)接管內(nèi)伸尺寸過長，RT 透照焊縫難以覆蓋完全，其底片成像中焊縫變形較大，影像失真嚴(yán)重（拍片質(zhì)量較差），需反饋設(shè)計(jì)及買方取消RT 檢驗(yàn)。

②材料代用情況。由于個(gè)別部件（比如墊板、支撐板、定位板等）用量少、采購難度大，不利于設(shè)備整體交貨期，可能使用庫存材料或其他常規(guī)材料，制造廠需提前進(jìn)行材料代用。

③出現(xiàn)圖紙錯誤。尺寸標(biāo)注以及部件制造標(biāo)準(zhǔn)問題比較常見。圖紙標(biāo)注尺寸的法蘭界線不清晰（不確定法蘭界線為法蘭密封面還是法蘭盤端面）；接管外伸高未標(biāo)注；執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)未更新；圖紙不滿足技術(shù)規(guī)格書熱處理等項(xiàng)目要求。

2.2 原材料及零部件控制

在原材料或零部件采購過程中，應(yīng)根據(jù)物項(xiàng)采購質(zhì)保等級選擇合適的供方。嚴(yán)格按照物項(xiàng)采購技術(shù)文件（物項(xiàng)采購申請單、物項(xiàng)或分包采購技術(shù)規(guī)格書、物項(xiàng)或分包采購技術(shù)條件、物項(xiàng)分包清單等）進(jìn)行物項(xiàng)采購。

供方應(yīng)根據(jù)不同項(xiàng)目、不同采購質(zhì)保等級進(jìn)行項(xiàng)目文件的編制工作。一般情況下，較高采購質(zhì)保等級需要編制項(xiàng)目質(zhì)保大綱、不符合項(xiàng)控制程序、質(zhì)量計(jì)劃、檢驗(yàn)和試驗(yàn)大綱等文件，提交采購方審查。同時(shí)采購方會根據(jù)質(zhì)量計(jì)劃中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行選點(diǎn)見證（如R 點(diǎn)、W 點(diǎn)及H 點(diǎn)），以及根據(jù)采購質(zhì)保等級和項(xiàng)目要求，采購方在合同執(zhí)行期間可能需對供方進(jìn)行外部質(zhì)保監(jiān)查。

根據(jù)某公司箱罐體設(shè)備制造期間，在原材料物項(xiàng)采購、維護(hù)期間需重點(diǎn)關(guān)注以下三個(gè)方面。

2.2.1 性能檢測方面，對于化學(xué)分析標(biāo)準(zhǔn)問題

對于原材料化學(xué)分析，個(gè)別采購技術(shù)規(guī)格書要求采用GB/T 223《鋼鐵及合金化學(xué)分析方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。常規(guī)來說GB/T 223 大多為手工濕法化學(xué)分析，操作較為繁瑣，且僅能單元素測定，對人員技能水平要求較高，部分試劑因隸屬危化品需受控管理。但現(xiàn)階段全國各個(gè)制造單位或檢測單位，均使用精密儀器分析，包括光譜法、紅外線吸收、熱導(dǎo)法。精密儀器分析引用的標(biāo)準(zhǔn)通常為GB/T 20124—2006《鋼鐵 氮含量的測定 惰性氣體熔融熱導(dǎo)法（常規(guī)方法）》、GB/T 11170—2008《不銹鋼多元素含量的測定 火花放電原子發(fā)射光譜法（常規(guī)法）》等。該方法檢測效率高，檢測精度可滿足生產(chǎn)制造需求。

一般來說仲裁分析時(shí)使用GB/T 223手工濕法化學(xué)分析。故在原材料化學(xué)分析標(biāo)準(zhǔn)問題上，采購方以及供方應(yīng)根據(jù)自身理化設(shè)備現(xiàn)狀，選擇手工法或者精密儀器分析。防止出現(xiàn)實(shí)際使用精密儀器分析，但化分原始記錄及報(bào)告中分析標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 223 手工濕法化學(xué)分析。

2.2.2 不銹鋼螺栓咬死現(xiàn)象

在設(shè)備制造過程中，由于裝配作業(yè)，不銹鋼螺栓需要反復(fù)拆裝，在拆裝過程中易出現(xiàn)咬死現(xiàn)象，影響裝配活動及交貨期。再通過對某公司供防城港3、4 號機(jī)組不銹鋼緊固件咬死現(xiàn)象分析，發(fā)現(xiàn)緊固件咬死原因主要為：①螺紋牙型間存在毛刺，牙紋粗糙有異物，在預(yù)緊時(shí)摩擦增大，導(dǎo)致鎖死現(xiàn)象；②多臺產(chǎn)品水壓時(shí)共用一套螺栓，即該螺栓使用次數(shù)過多，牙紋間氧化保護(hù)層被破壞，發(fā)生黏著現(xiàn)象，導(dǎo)致螺栓鎖死。

防止其出現(xiàn)咬死現(xiàn)象主要措施為：①對螺栓表面質(zhì)量嚴(yán)格檢查，避免牙紋粗糙或有異物的螺栓投入使用；②盡量減少同套螺栓多次使用；③對使用過的螺栓涂抹防咬死劑。為防止不銹鋼螺栓出現(xiàn)咬死現(xiàn)象導(dǎo)致報(bào)廢、重新采購，制造單位應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注此項(xiàng)問題。

2.2.3 緊固件第三方復(fù)驗(yàn)要求

對于安全重要物項(xiàng)的緊固件（指的是安全級和安全相關(guān)系統(tǒng)及設(shè)備中的承擔(dān)承壓密封、部件連接和支承固定等功能的重要緊固件），制造單位應(yīng)選擇合適的第三方檢測單位進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。該第三方檢測單位應(yīng)具備CMA 及CNAS 認(rèn)證。

對于安全重要物項(xiàng)的緊固件入廠隨機(jī)抽樣試驗(yàn)項(xiàng)目及數(shù)量應(yīng)滿足《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)核電廠緊固件等大宗材料質(zhì)量管理的通知》（國核安發(fā)【2016】195 號）的規(guī)定。其安全重要物項(xiàng)的緊固件中螺栓、螺釘、螺柱，其復(fù)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)包括化學(xué)成分、實(shí)物拉力或楔負(fù)載試驗(yàn)、機(jī)加工試樣拉伸試驗(yàn)、沖擊吸收功、硬度及脫碳。安全重要物項(xiàng)的緊固件中螺母，其復(fù)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)包括化學(xué)成分、硬度、保證載荷及脫碳。

2.3 工藝過程控制

在箱罐體設(shè)備制造過程中，涉及加工、焊接、熱處理、探傷、水壓、尺寸檢驗(yàn)等多道工序，故而編制質(zhì)量計(jì)劃以對自先決條件檢查開始至設(shè)備驗(yàn)收所有制造工序以及設(shè)置質(zhì)量控制點(diǎn)，從而對整個(gè)制造活動進(jìn)行流程質(zhì)量管控。

在不同工序需制定不同方案或規(guī)程，以指導(dǎo)本工序開展作業(yè)活動。比如無損檢驗(yàn)規(guī)程、檢查和試驗(yàn)大綱、酸洗工藝規(guī)程、焊接數(shù)據(jù)包、清潔及包裝方案等。

在整個(gè)核2、3 級壓力容器制造過程中，特別需要注意質(zhì)量計(jì)劃中工藝流程的合理優(yōu)化。一般情況質(zhì)量計(jì)劃是按照制造過程中執(zhí)行的活動按實(shí)施先后順序編號列表，如材料檢驗(yàn)、焊接、熱處理、無損檢驗(yàn)、檢查和試驗(yàn)、油漆、包裝發(fā)貨等，并且至少需要包括法律/法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)要求、買方或監(jiān)管單位所規(guī)定的檢查和試驗(yàn)項(xiàng)目，以及公司內(nèi)部為控制設(shè)備質(zhì)量和制造過程而有必要的工序活動。注意編制項(xiàng)目質(zhì)量計(jì)劃前需完成圖紙中澄清及變更項(xiàng)目。

2.4 焊接控制

焊接作業(yè)活動是核2、3 級壓力容器制造中的最關(guān)鍵工序，在一定程度上影響著其安全性能和使用壽期。故對于焊接作業(yè)活動，必須要做好人員資質(zhì)、焊材驗(yàn)收、焊接工藝（焊接數(shù)據(jù)包）、焊接過程監(jiān)控等工作。故而技術(shù)人員、檢驗(yàn)人員、焊接人員及管理人員應(yīng)時(shí)刻注意以下5 點(diǎn)：

①焊接作業(yè)人員必須按照《民用核安全設(shè)備焊接人員資格管理規(guī)定》（HAF603）的要求取得相應(yīng)資格證書。

②焊接材料應(yīng)在合適的供方中選擇，采購驗(yàn)收時(shí)應(yīng)及時(shí)做好焊材驗(yàn)收及評定工作，并保存在適宜的環(huán)境中。

③技術(shù)人員根據(jù)項(xiàng)目產(chǎn)品的材料牌號/規(guī)格、焊接接頭形式選取合適的焊接工藝評定，編制項(xiàng)目產(chǎn)品的焊接工藝說明書（焊接數(shù)據(jù)包）。

④按照RCC-M 標(biāo)準(zhǔn)要求，調(diào)整和測量焊接參數(shù)用的測量儀表的校準(zhǔn)是必需的。按照程序的要求重復(fù)校準(zhǔn)的周期不得超過6 個(gè)月。

⑤焊接人員在焊接作業(yè)前，應(yīng)認(rèn)真并充分了解焊接工藝說明書（焊接數(shù)據(jù)包）中各要點(diǎn)及相關(guān)規(guī)范要求，并及時(shí)填寫焊接記錄。

通過對某公司2021 年度不符合項(xiàng)進(jìn)行分析（詳見表1），發(fā)現(xiàn)焊接類不符合項(xiàng)占比最多。

表1 2021 年度不符合項(xiàng)分類

通過對不符合項(xiàng)的分析，發(fā)現(xiàn)焊接過程中焊接不規(guī)范行為占據(jù)主要因素。所以焊接人員需重點(diǎn)關(guān)注焊前坡口清理/環(huán)境監(jiān)測，焊中工藝參數(shù)（包括氬氣等惰性氣體）的控制、焊后藥皮的清理工作，防止焊后發(fā)生大規(guī)模返修作業(yè)，進(jìn)而影響產(chǎn)品質(zhì)量及制造進(jìn)度。

2.5 無損檢驗(yàn)控制

無損檢驗(yàn)是指對材料或工件實(shí)施一種不損害或不影響其未來使用性能或用途的手段，能夠發(fā)現(xiàn)材料或工件內(nèi)部或表面所存在的缺陷，能測定材料或工件的物理性能和狀態(tài)，是對核2、3 級壓力容器焊縫焊接質(zhì)量的最直接的驗(yàn)證活動。在整個(gè)設(shè)備無損檢驗(yàn)活動中應(yīng)考慮以下5 項(xiàng)：

①無損檢驗(yàn)人員。

②作業(yè)規(guī)程。無損檢驗(yàn)作業(yè)前必須編制相應(yīng)PT、MT、UT、RT 等規(guī)程，該作業(yè)規(guī)程可編制公司內(nèi)部通用無損檢驗(yàn)規(guī)程，也可根據(jù)項(xiàng)目編制項(xiàng)目專用無損檢驗(yàn)規(guī)程。

③無資質(zhì)情況處理。鋼板、緊固件、封頭等廠家無民用核安全設(shè)備制造及無損檢驗(yàn)制造資質(zhì)，對于其物項(xiàng)的探傷作業(yè)，需由持證人員進(jìn)行探傷。故而上述物項(xiàng)的探傷需由采購方（核級設(shè)備持證單位、且取得民用核安全設(shè)備無損檢驗(yàn)資質(zhì)）或?qū)I(yè)核級無損檢驗(yàn)探傷單位（目前國內(nèi)僅有4 家單位具備獨(dú)立無損檢驗(yàn)）執(zhí)行。

④滲透試劑的檢定。制造單位的合格供方評定需覆蓋實(shí)際滲透試劑供應(yīng)商，不能單純僅對代理商進(jìn)行供方評價(jià)。且制造單位在采購?fù)隄B透試劑后，需按批次進(jìn)行第三方滲透試劑檢測。

⑤溫濕度控制。對于滲透檢驗(yàn)，除非另有規(guī)定，否則在整個(gè)滲透檢驗(yàn)過程中，被檢零件和使用的滲透液的溫度應(yīng)保持在10℃～50℃之間。在冬天等特殊天氣時(shí)，應(yīng)通過空調(diào)房或其他措施，以保證零件表面溫度要求。

2.6 水壓試驗(yàn)

對于設(shè)備的水壓試驗(yàn)，一般在《出廠試驗(yàn)大綱》中對試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)步驟、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、壓力報(bào)告等進(jìn)行相關(guān)規(guī)定。在水壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)特別關(guān)注以下要點(diǎn)：

①水溫（碳鋼設(shè)備試驗(yàn)用水溫度不低于15℃、不銹鋼設(shè)備試驗(yàn)用水溫度不低于5℃）以及水質(zhì)符合RCC-M F6610中A 級或B 級水質(zhì)要求。

②設(shè)備準(zhǔn)備：壓力表精度等級一般為1.0 級，油性；壓力表刻度范圍值應(yīng)為試驗(yàn)壓力的兩倍左右，但在任何情況下不得小于1.5 倍或大于3 倍的試驗(yàn)壓力（在滿刻度的1/4 與3/4 之間）。待水溫和金屬壁溫相近后且設(shè)備外表面干燥后，方可啟動試壓泵進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

③水壓試驗(yàn)應(yīng)滿足：無滲漏、無可見的變形、試驗(yàn)過程中無異常的響聲。

3 結(jié)語

箱罐體設(shè)備作為應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組重要組成部分，在整個(gè)機(jī)組用電系統(tǒng)備用電源中發(fā)揮重要作用。核電機(jī)組各個(gè)部件之間的相互關(guān)聯(lián)作用，使得各個(gè)組件的安全與質(zhì)量愈發(fā)重要，進(jìn)而對其制造又有了嚴(yán)格的質(zhì)量控制要求。在箱罐體設(shè)備制造期間，各制造單位應(yīng)對以上六個(gè)關(guān)鍵要素中涉及的注意事項(xiàng)或關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，以提升項(xiàng)目制造過程中整體質(zhì)量和水平。只有嚴(yán)格按照法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、采購技術(shù)規(guī)范進(jìn)行設(shè)備制造，嚴(yán)格落實(shí)各個(gè)制造工序質(zhì)量，提升作業(yè)人員、檢驗(yàn)人員與監(jiān)督人員專業(yè)水平，才能有效落實(shí)和保證發(fā)電機(jī)組的安全與質(zhì)量，對國家核能事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展保駕護(hù)航。