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反应堆压力容器制造质量分析模型

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摘要:反应堆压力容器制造与监造的根本目的在于提高制造质量安全保证。通过建立反应堆压力容器制造质量分析模型,重点分析了制造质量不符合项产生的工艺原因。通过质量分析,有益于提高监造能力,实践“监造是业主的眼睛和承制厂制造质量的放大镜”的核心监造文化理念;有益于监造对质量制造质量不符合项的处理采取有针对性的措施,确保反应堆压力容器制造质量。

关键词:质量分析模型;不符合项;无损检验;压力容器

处于承压边界的反应堆压力容器(RPV)是高技术、高附加值、单件采购产品:核安全一级、质保一级、抗震一级。其制造质量是反应堆安全运行的保证,是国家核级设备制造能力的标志,是采购业主、承制厂和政府监管部门关注的最关键核级设备。RPV(除顶盖外)在整个寿期内不可更换,在役检查期间发现的质量不符合项(以下简称:QNC)修复困难,修复成本代价高昂。监造[14]作为质量保证的重要手段,必须以防微杜渐的态度,在RPV采购的各阶段坚持“核安全无小事”的理念,实践“监造是业主的眼睛,是承制厂制造质量的放大镜”的核心监造文化理念。本文按照科工法311的要求,建立制造RPV制造质量分析模型,分析RPV不符合项报告(以下简称:NCR)中QNC产生的成因,在监造实践中采取有针对性的质量控制措施,推动承制厂改进和提高RPV的工艺制造能力,为RPV的在役运行提供可靠的质量安全保证,保证实现RPV“制造质量第一”。

1RPV制造质量分析模型

在RPV的制造阶段、验收阶段和安装过程均有可能产生有记录的QNC。监造不仅要做好业主的眼睛,确保各类QNC通过NCR记录、处理,更要做好承制厂制造质量的放大镜,建立图1的RPV质量分析模型,对QNC产生的阶段、工艺制造原因和检验方法进行分析。无损检验技术及手段探测、发现、记录到的材料和零部件内部存在的空穴、夹杂、连续性点状等缺陷是反应堆安全运行的隐患,监造要高度重视无损检验检出的QNC,有针对性分析QNC产生的工艺制造原因,严格按照NCR流程进行分类处理,严格审查承制厂对QNC的描述,和承制厂沟通和讨论QNC处理方案,针对性控制NCR处理过程中的“人、机、料、法、环”[5]五项生产质量控制因素,将“核安全无小事”的安全观灌输在制造的每一个环节,推动承制厂提升制造质量的能力,确保RPV的质量第一。

2RPV制造质量分析不符合项分析、讨论及应用

2.1RPV制造质量不符合项分析

采购RPV的制造、验收和安装三个阶段均可能产生QNC。图2表明:92.3%的QNC主要产生于制造阶段,验收阶段发现设备因吊装、磕碰等产生表面划痕的QNC的比例为1.7%,安装阶段发现转运过程中吊装、磕碰带来的表面碰伤和划伤的QNC比例为6%。图3中,一类QNC(一般不符合项)占比10.7%,二类QNC(较大不符合项)仅占4.8%,内部QNC(违反制造厂内部工艺文件的不符合项)占84.5%,没有三类(重大不符合项)QNC产生。监造活动必须充分暴露RPV制造过程中出现的QNC,确保图3中各类QNC分类处理并且可以全部追溯。为避免内部QNC处理失控,监造需要通过巡检以及电话沟通方式关注处理过程,避免内部QNC处理失控报废设备。

2.2应用质量分析提高监造能力

2.2.1重点监造RPV原材料制造和焊接从QNC产生的工艺原因分析可知,材料制造产生的QNC为24.6%,焊接产生的QNC为18.9%。材料中的QNC有:锻造导致的材料形变,冲击、拉升和落锤试验检出的材料性能不合格,以及UT检验检出材料内部存在夹杂等冶金缺陷。焊缝存在缺陷包括:夹杂、熔深不够等。在尺寸许可的情况下,材料形变通过机械加工等手段校正后必须再经过各项检验验证合格可投入使用;监造必须严格监造表征RPV承压边界用钢的核安全的限值的RTNDT的试验过程,对试料切取、试样制造和测试过程进行控制,特别是应对每一件落锤试验的断裂裂纹进行检查:裂纹至试验棱边,即为断裂;必须督促承制厂通过技术手段反复定位、测量无损检验发现的原材料内部和焊缝中的QNC,核查相关工艺记录,分析承制厂在“人、机、料、法、环”各个环节存在的不足,并采取有效措施进行改进。承制厂必须就部件焊缝中存在的QNC通过外部NCR阐述导致QNC的原因,提出处理QNC的工艺,报请采购业主、设计方许可后按照“修理、返修或返工”等方式进行实施。存在QNC的材料或焊接部件按照不符合项处理流程处理后仍然不满足采购技术条件的要求,如不能在程序上获得让步接收,监造必须督促承制厂报废,重新制造出合格材料或焊接部件。

2.2.2对影响制造质量和进度的内部NCR进行旁站监造RPV制造中内部NCR占比为84.5%。必须对有可能造成质量和进度风险的内部NCR进行密切跟踪,设置旁站监造点监督承制厂员工按照“返修、修理、返工”的技术措施和图纸要求进行施工,避免内部NCR处理不当扩大为外部NCR或甚至工艺实施不当报废设备,延误工期。例如机床测量发现图6的RPV筒体初粗加工508Ⅲ钢锻件在轴向距离冒口锻100mm、300mm以及5410mm处存在偏心,监造及时设置了旁站点,从“人、机、料、法、环”着手,对承制厂测量初粗加工锻件尺寸、计算去除量、设计机加工方案、机加工车床、实施机加工人员的选择等过程进行了严密跟踪,确保锻件按照内部NCR处理方案进行加工,推动制造进度。

2.2.3高度重视射线和超声检验产生的不符合项处理,有效控制“人、机、料、法、环”无损检验检出QNC的比例为39%,这些缺陷必须按照NCR流程处理。建议RPV组焊和堆焊出现的质量不符合项开出二类以上NCR,按照图7的NCR处理流程中,准确定量和定性QNC是采取纠正措施处理NCR的前提,监造必须在NCR提交业主前逐项审查NCR报告,在NCR处理过程中对照处理方案,控制NCR处理实施阶段的“人、机、料、法、环”,特别要确保实施质量不符合项处理的工艺人员资质合格、经验丰富、身体力行,确保NCR处理一次成功。

3结论

(1)建立RPV制造质量分析模型有利于正确分析质量不符合项产生的原因、不同检验方法在检出质量不符合项中的作用。特别是对无损检验发现RPV的质量不符合项的分析,有利于查找焊缝和材料内部缺陷的工艺原因,推动承制厂采取纠正措施,改进和提高制造工艺。(2)质量分析的应用有利于提升监造能力,提高监造的针对性,确保RPV制造原材料,特别是耐压壳材料的质量合格。监造对影响制造质量和进度的内部NCR的处理采取旁站监造,避免内部NCR处理不当扩大为外部NCR,或工艺实施不当报废设备,延误工期。(3)强调在NCR处理过程中对“人、机、料、法、环”进行有针对性的控制,特别强调要使用有经验的检验人员参与NCR的处理,尽可能一次性完成NCR的处理。

作者:黎志万 单位:中国核动力研究设计院

反应堆压力容器制造质量分析模型责任编辑:张雨    阅读:人次