反應堆一回路冷卻劑系統設備關鍵鍛件制造的監造控制

青 輝，黎志萬，姜 淮，蔣 帆

（反應堆燃料及材料重點實驗室，四川 成都 610213）

1 前言

為保證反應堆一回路冷卻劑系統的關鍵鍛件的制造商按照相關規范、標準、技術條件等進行生產，并提供滿足合同要求的產品，根據有關規定，買方有權對所采購產品的形成過程實施質量監督（即監造）。為了保證質量，確保核安全，反應堆冷卻劑系統的關鍵鍛件制造過程已采取三層次的質量驗證——質量控制（ QC）、質量監督（ QS）、質量保證（ QA）。

在質量控制（QC）、質量監督（QS）和質量保證（QA）中，質量控制是直接針對產品質量，它致力于滿足質量要求；質量保證則主要針對過程質量或活動質量，它致力于提供質量要求會得到滿足的信任；質量監督既有針對產品質量的部分，也有針對過程質量與活動質量的部分，這種雙重性與它相對于監督對象的獨立性是并存的[1]。

反應堆一回路冷卻系統主要由反應堆壓力容器（ RPV）、蒸汽發生器（ SG）、穩壓器（ PRZ）、反應堆冷卻劑泵（RCP）、主管道（MPIPE）等構成。本文涉及的關鍵鍛件均為這些關鍵設備的原材料，包括：RPV的進、出口接管和安全端，上、下封頭，筒體，徑向支承塊，主螺栓等；SG的進、出口接管和安全端，上封頭，半球封頭，主螺栓等；PRZ的安全端，上、下封頭，人孔法蘭，主螺栓等；均屬于核安全I級、規范I級、抗震I類、質保I級的設備的主要和關鍵部件。據統計壓水堆核電站大約有60項左右的關鍵設備屬于應監造的范圍，其中包括反應堆壓力容器、蒸汽發生器、主泵、主管道、穩壓器、堆內構件、控制棒驅動機構、環吊和燃料組件等[2]。

2 核級關鍵設備的監造意義

核級關鍵設備由于其具有安全性、不可更換或很難更換性、制造的周期性、經濟性與信心性等特點決定其制造過程必須進行監造，其方式包括制造商/供應商、設計方、主（總）承包商、第三方、業主、核安全部門等多方監造的模式，相關方全面參與監造，從而確保產品質量滿足核設施、人員和周圍環境的安全要求。

反應堆冷卻系統的關鍵鍛件質量是在制造過程中形成的一種品質，它直接決定其所用設備的質量，它對核設施的安全、可靠運行具有至關重要和不可替代的保障作用；監造是外部的一種約束作用，對預防和改進產品質量起到有益的促進和幫助作用。監造是對產品質量、過程質量與活動質量實施監督，也是質量保證體系的組成部分與延伸。

監造要對制造廠的制造過程實施監督、驗證，也要對產品操作和檢驗的人員資格、工藝評定的有效性和合法性、文件的有效性等內容進行檢查和驗證，從而確保質量保證的各個環節得到控制。

3 監造準備

核設備監造根據規定應建立符合監造服務合同要求的監造組織，確立監造體系所需的管理和文件體系，確定項目的監造運行模式，從事監造工作的人員應培訓、考核并取得核級設備監造工程師資格，專家團隊的設立是對監造工作的技術和專業支持。

監造工作開展應先了解項目及其合同各參與方的職責和接口關系，弄清合同對監造工作的要求，根據設備采購合同要求和技術資料內容準備監造依據文件，建立適宜監造活動的管理和文件體系。

監造管理體系包括監造活動的計劃、組織等的流程或制度，報告制度，接口管理，職責管理等制度和規章。

監造工作必須要完善的監造體系及其文件作為依據，建立監造體系四層次文件：監造質保大綱、監造管理程序、監造工作程序、監造過程文件和文件管理四層次文件。

4 反應堆冷卻系統的關鍵鍛件制造的監造控制點的設立

反應堆冷卻系統的關鍵鍛件，如材質為16MND5（508-3）低合金鋼等重要鍛件；根據其鍛件制造工藝和質量要求推薦其工藝及質量控制點流程如圖1所示。

圖1 反應堆冷卻系統的關鍵鍛件工藝及質量控制點流程

反應堆冷卻系統的關鍵鍛件制造采用的監造控制方式有：授權開工制造檢查和完工文件審查設為停工待檢H點；粗加工后UT檢查、性能熱處理、劃線取樣、機械性能試驗、精加工后的無損檢測及尺寸等設為現場見證W點；冶煉的澆包分析、鍛造、鍛后熱處理、成品化學成分、硬度、金相等設為報告審查R點；鍛造、粗加工、精加工等過程控制由監造進行日常巡檢監督和跟蹤其質量、進度等。

5 反應堆冷卻系統的關鍵鍛件制造的監造活動實施

5.1 工作要求

熟悉或掌握監造所需法規、規范、標準、合同、圖紙和相關技術條件；熟悉被監造設備的加工、檢查、試驗，特別是無損檢測等主要方法及相應標準和規范；熟悉制造廠的質量保證大綱及相應的程序和規程；掌握設備監造的管理程序,編寫監造計劃等[3]。

5.2 停工待檢點（H點）

反應堆冷卻系統的關鍵鍛件的授權開工制造和完工文件審查兩個工序一般設為停工待檢點（H點）。

授權開工制造要檢查"人、機、料、法、環、測"這六要素，是對制造廠生產前的狀態認可，同時也是對制造廠的質量體系和能力的一種熟悉，對其后續工作的開展和產品質量保證提供軟、硬件支撐。

完工報告（或文件）的審查是監造工作重點之一，應按RCC-M A3805及合同質保等補充協議對完工文件進行規范性審查外，還應按照設計文件、鍛件采購規格書等對其資料和報告等進行符合性審查。

5.3 現場見證點（W點）

反應堆冷卻系統的關鍵鍛件，其現場見證點（W點）通常包括粗加工后UT檢查、性能熱處理、劃線取樣、力學性能試驗、精加工后無損檢驗、尺寸檢驗、標識等工序。

下面主要介紹性能熱處理、劃線取樣的見證關注點。性能熱處理目的是使其材料獲得合格的組織和性能，現場見證的重點主要包括：檢查熱處理設備的完好和適用范圍，熱電偶的有效性、測溫范圍、安裝布置和數量、與被測工件可靠接觸和包覆，溫度記錄儀的有效性，記錄紙的可靠性，溫度測量系統的可靠性，工件數量、規格和編號等；現場查閱熱處理工藝規程、工藝卡與制造大綱等是否相符與有效，操作人員的資格等要素。在熱處理過程中應巡查，監督升溫速度、保溫和記錄等符合情況。監造易忽視的如熱處理爐的恒溫區，工件的重量是否超重或每批重量值相符（直接決定產品質量或取樣數量），工件淬火時出爐溫度的測量、入水時間及工件入、出水溫度等。某制造廠生產的某電站的RPV進出口接管有多批次性能熱處理后力學性能不合格而報廢，經查原因由將1鍛4改為1鍛2，保證入水溫度，改小鍛件后冷卻速度就加快，性能合格；牌號 40NCDV7.03（40CrNi2MoV）材料熱處理前表面質量不好會出現淬火后工件開裂而報廢等熱處理問題。

劃線取樣見證，看似簡單卻直接決定產品質量。見證時核對試件的原材料和相關資料等的符合性，試料分解后的回拼能確認其位置和數量是否正確，試樣印記轉移跟蹤等，確保劃線取樣的正確就是保證取樣產品質量及其真實性。

所有的現場見證H、W點均按照監造程序文件的規定進行監督、核實并做好相應的記錄，審查制造廠提供的相關見證點報告合格后完成質量計劃見證點的簽字，見證工作完成后編寫監造活動報告。

5.4 報告及記錄審查（R點）

在進行化學成分、鍛造、鍛后熱處理、硬度、金相等R控制點的審查，應對照RCC-M和相關采購技術規格書的要求核對其數據正確性，項目完整性，引用標準合理性等進行查驗，無誤后關閉其R點。

5.5 巡檢

巡檢是除現場見證和報告審查外的監造控制手段，巡檢的目的不是僅跟蹤鍛件的進展狀態，還要在巡檢過程中發現制造廠不規范的行為和糾正不正確的活動，保證產品過程質量受控。

5.6 監造記錄控制

反應堆冷卻系統的關鍵鍛件的現場監造記錄應按照監造過程文件規定的備忘錄和觀察單、設備催交聯絡單、活動報告、工廠質量放行單、專題報告、監造日志、監造周報、監造月報、停工令等相關內容和格式進行編寫；對現場發現的問題和整改情況進行記錄和跟蹤。

5.7 不符合項控制

制造過程出現或發現產品的不符合項，應查制造廠是否按照相應項目的不符合項控制程序的規定處理；為保證對不符合要求的物項的控制，要監督制造方的標識和隔離等措施是否合乎規定；監造人員同時要跟蹤和識別不符合項的分類是否準確；要監督不符合項及其報告的及時開啟；外部不符合項應跟蹤處理方案和糾正措施正確，同時還應參加相關的驗證活動并對驗證簽認；跟蹤不符合項的糾正預防措施的落實和整改的實施等情況。

6 結論

反應堆冷卻系統的關鍵鍛件的材料牌號主要有16MND5 或 18MND5（ 508-3）、40NCDV7.03（ 40CrNi2MoV）、Z2CND18-12（ NS） 或 0Cr18Ni10Ti、NC30Fe(Inconel690)等，材料分類為低合金鋼、高強度合金鋼、奧氏體不銹鋼和鎳基合金等，其形狀和大小各異、材料性能差異大，這些原材料的制造難度都很高，加工的質量要求已到了國內不少制造商加工能力的極限。實踐證明監造對核電產品的加工能力和質量水平的提高發揮了不可替代的作用。核級設備的監造工作也體現在其監造產品質量中，因監造是產品制造的監督者和質量的參與者。保證產品質量和核安全是核級監造應履行的職責。

[1] 顧 軍.核電廠設備監造方法與技術[M].北京：原子能出版社，2010.

[2] 謝世球.核電站設備監造實踐與建議[J].核電工程與技術，2004，（ 1）.

[3] 謝世球.核電站設備的監造[J].核電工程與技術，1999，12（1）.