核反應堆壓力容器小鍛件質量管理

王祎磊

摘 要：核電壓力容器中的小鍛件種類繁多、同種材質數量多、制造周期長、易出錯和混淆、不易管理。同時，小鍛件的產品質量也直接影響到壓力容器的整體進度和質量。本文以百萬千瓦某堆型核反應堆壓力容器CRDM管座的質量控制為例，總結和梳理如何保證小鍛件在生產制造中的質量，提高交檢效率，從而為保證反應堆壓力容器的整體質量奠定基礎。

關鍵詞：壓力容器；小鍛件；質量管理

中圖分類號：TG316 文獻標志碼：A

0 前言

核電作為一種清潔能源越來越受到人們的關注。核反應堆壓力容器是核電站主設備中的核心，也是核電站一回路中唯一不可更換的主設備。所以RPV的質量就顯得尤為關鍵，在反應堆壓力容器本體材料中，外購小鍛件就達到了370余件，具有數量多、材質種類多、不易管理等難點。因此，嚴格按照法規、技術文件、圖紙等對小鍛件進行質量管理和控制，對壓力容器的整體制造具有重要意義。

1 小鍛件質量管理的目的

小鍛件質量管理的目的是制定一套行之有效且適合制造廠生產的，用來指導小鍛件鍛造、探傷、焊接、機加、檢查等。實施事前控制，實現小鍛件批量制造和控制，改變小鍛件制造周期長、交檢效率低下、易出錯、不易管理等難點。做到從鍛件生產到水壓結束、包裝發運全過程的質量管理，提高生產效率。

2 質量文件準備

質量計劃是控制制造過程的大綱和前提，在文件準備階段，質量計劃有以下作用：

2.1 編制階段

能夠清晰、完整地反應制造過程中的關鍵工序，制造廠和駐場監督員審核并可以選取見證點，對制造過程中關鍵工序的進行見證，生產制造過程中產生的報告和檢查記錄，使小鍛件的質量得到進一步的控制。

2.2 執行階段

可以真實地記錄制造的整個執行過程，包括執行的情況和時間，有無質量問題，是否開啟過NCR。

2.3 歸檔階段

經過進一步的判定報告、整理報告，使得文件得到進一步的優化，使其得以提交保存用戶，成為追溯產品的重要文件。

3 小鍛件原材料的驗收

必須選取有相應鍛件資質的且已經入圍的供方進行鍛件原材料的制造。鍛件制造廠在開工制造前需提交鍛件制造大綱和質量計劃方案并得到用戶的認可方可開工制造。為保證鍛件質量、監造人員應認真審查制造廠的鍛造大綱、質量保證大綱、質量計劃和檢驗規程，對關鍵工序設立檢查點并出席見證，嚴格按照相關法規、規范、標準要求，加強制造過程中的巡檢以確保鍛件質量。

（1）CRDM管座法蘭材質為 Z2CN19-10（控氮），應符合RCC-MM3301《用于1、2、3級設備的奧氏體不銹鋼鍛件和沖壓件》的規定。

（2）CRDM管座貫穿件材質為 NC30Fe，應符合RCC-MM4108《熱擠壓NC30Fe鎳-鉻-鐵合金管》的規定。

（3）熔煉分析、成品分析的化學成分。

（4）鍛造比及熱處理曲線。

（5）金相、晶粒度、非金屬夾雜物。

（6）晶間腐蝕。

（7）力學性能。

（8）無損檢測的結果。

（9）最終交貨尺寸。

（10）無補焊聲明。

4 小鍛件分解和配對

CRDM管座的分解和配對是在鍛件廠完成的。CRDM管座不僅數量多而且尺寸不一。如果下發單件證書，分解后就不能立即進行印記轉移、效率低、加工周期長而且容易造成印記混亂。

為了保證CRDM管座印記準確、快速的轉移。在鍛件分解前，按照原始鍛件的尺寸和圖紙，結合分解工藝及時編制《CRDM管座證書分解一覽表》。在此基礎上，將CRDM管座法蘭和貫穿件進行配對，編制《CRDM管座配對表》。這兩份表格既可以指導鍛件廠進行分解和配對，又可以指導檢查員進行交檢，交檢的速度大幅提高。

5 焊接和無損檢測的質量控制

5.1 先決條件檢查

焊接前技術部門要根據工藝評定編制焊接工藝規程，作為產品焊接的依據。焊接過程中，焊接操作工要真實詳細的做好焊接記錄，由檢查員檢查確認并簽字。焊接完成后，由質控工程師根據焊接工藝規程再次審查焊接記錄并根據焊接記錄編制焊接數據單并納入竣工文件。焊工要取得相應的焊工資格證，無損檢驗人員也要取得相應資格證書。

5.2 小鍛件對接焊

小段件的對接焊應采用TIG焊進行焊接，焊接坡口應符合圖紙要求并保證與焊接工藝評定一致。坡口經目視檢查和液體滲透合格，表面無影響焊接質量的雜質、油污和氧化物。裝配后的錯邊量應不大于1.5mm。焊絲采用鎳基焊絲，焊接過程中要注意保護熔池，道間溫度不大于225℃，焊后進行VT和PT檢驗，但是不需要進行消應力熱處理。

對接焊完成最終機加工后，應對焊縫進行UT 、PT、RT檢驗并在單管進行水壓試驗后，對焊縫分別進行UT和PT檢驗。

5.3 小鍛件密封焊

密封焊包括隔離層和角焊縫。焊接坡口應符合圖紙要求并與焊接工藝評定一致。坡口經VT、PT檢驗。表面清潔、無水、無油污和氧化物。對于管座貫穿件密封焊。應在風頭上采用鎳基焊條手工預堆隔離層并采用鎳基焊條手工焊接角焊縫。角焊縫采用鎳基焊絲手工TIG蓋面，可提高焊縫的表面質量。

隔離層應對木材進行預熱，預熱溫度≥150℃，道間溫度≤225℃。焊后應立即進行熱處理，溫度范圍應控制在250℃～400℃，最少2h。然后進行焊后消應力熱處理，溫度為615℃±15℃，至少保溫1h。

角焊縫焊接道間溫度≤225℃。施焊過程中，應對焊縫首層和隨后的每3層進行PT檢驗，有問題隨時處理，以保證焊接質量。

在控制CRDM管座焊接時，編制《焊接過程控制表》，表中應給出法蘭和貫穿件的印記以及組焊完成后的印記，便于焊后的印記。

5.4 尺寸檢查的質量控制

小鍛件的尺寸檢查應包括精加工后單件的尺寸檢查和裝焊后的尺寸檢查。小鍛件數量多，尺寸檢查工作量大。在尺寸檢查之前，應根據圖紙和技術條件編寫《尺寸檢查規程》，以便于對檢查員進行指導和提高交檢效率。CRDM管座各部尺寸精度和表面粗糙度要求高且外徑與上封頭過盈配合。過盈量為0.08mm～0.10mm。上部的T型螺紋Tr150×6與外部接口，螺紋中徑范圍介于φ146.389mm～φ146.764mm，螺紋精度高，螺紋表面鍍鉻層厚度為0.005mm～0.013mm，通止規檢查要求很高。每根管座精加工后需要檢查30多個尺寸數據，檢查數據繁多，以往手寫錯誤率高、不規范。尺寸檢查中用電子表格的形式列出尺檢數據，規范了檢查行為，對檢查尺寸也一目了然，大大提高了交檢效率和質量。

結語

事實證明，經過對小鍛件的原材料鍛件、焊接、裝配等工序的事前控制、批量化控制，事中控制和事后交檢。保證了小鍛件的產品質量，交檢通過電子表格的形式也大幅度地提高了交檢的效率。

參考文獻

[1]闞玉琦，陳曉青，梁書華.反應堆壓力容器大型鍛件熱加工質量控制研究[J].熱加工工藝，2009，38（23）：138-141.

[2]鐘本路，張斌，趙永春.CPR1000反應堆壓力容器鎳基管座貫穿件與上封頭焊接質量的控制[J].金屬加工（熱加工），2014（8）：83-85.

[3]張忠海，李志杰.核反應堆壓力容器驅動管座密封焊焊接質量及變形控制[J].科學與財富，2015（35）：72-73.