核電站控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動桿組件鎖緊銷安裝質(zhì)量管理案例分析與回顧

周衛(wèi)國

(國核工程有限公司，上海 200233)

某核電站控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)(Control Rod Drive Mechanism，簡稱CRDM)基本上和傳統(tǒng)的壓水堆相同，采用磁力提升、步進(jìn)式的工作原理，也是由承壓殼部件、鉤爪部件、磁軛線圈部件和驅(qū)動桿部件等組成(如圖1、圖2、圖3所示)[1]。控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)是反應(yīng)堆控制和保護(hù)系統(tǒng)中重要的伺服機(jī)構(gòu)，它所驅(qū)動的控制棒組件是快速調(diào)節(jié)反應(yīng)性變化的重要部件[2]。正常及事故工況下的動作可靠性和承壓部件結(jié)構(gòu)完整性，直接關(guān)系到整個核電站的安全運(yùn)行；反應(yīng)堆堆本體設(shè)備中唯一的能動設(shè)備，一個集多學(xué)科于一體的復(fù)雜設(shè)備。它是核反應(yīng)堆的重要動作部件，也是直接影響反應(yīng)堆正常運(yùn)行和安全可靠的關(guān)鍵設(shè)備之一[3]。

圖1 控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)簡圖Fig.1 One type of control rod drive mechanism

圖2 控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)部件-AFig.2 Sub-assembly of control rod drive mechanism-A

圖3 控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)部件-BFig.3 Sub-assembly of control rod drive mechanism-B

通過磁力驅(qū)動鉤爪組件運(yùn)動來帶動驅(qū)動桿組件上下運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)控制棒組件的提升、下插以及緊急停堆功能,如圖4所示。驅(qū)動桿組件在反應(yīng)堆運(yùn)行過程中起著非常重要的作用，是帶動控制棒組件上下運(yùn)動的載體，運(yùn)行中失效將無法對控制棒組件進(jìn)行操作。驅(qū)動桿部件位于驅(qū)動機(jī)構(gòu)中心位置，驅(qū)動桿部件由驅(qū)動桿、拆卸鈕、鎖緊彈簧、鎖緊螺母等零件組件(如圖5所示)[4]。而拆卸鈕則是在驅(qū)動桿裝拆工具作用下，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動桿組件與控制棒組件解鎖和連鎖的關(guān)鍵；同時若驅(qū)動桿組件部分解體或零部件脫落，將一定程度影響電站的安全運(yùn)行。詳細(xì)情況如圖6所示。

圖4 驅(qū)動桿組件和控制棒組件Fig.4 Drive rod assembly and rod control assembly

圖5 驅(qū)動桿組件Fig.5 Drive rod assembly

1 案例概述

發(fā)運(yùn)到現(xiàn)場的驅(qū)動桿組件未進(jìn)行鉚操作(Stake)來鎖緊拆卸鈕上的鎖緊銷。事情經(jīng)過如下：

某控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)由國內(nèi)供應(yīng)商制造，制造難度大，完全按照ASME規(guī)范[5]、ASME NQA-1[6]質(zhì)保體系、ASME Y14.5M-1994[7]尺寸公差制造。2014年9月初，制造廠對驅(qū)動桿組件圖紙上 “Staked at assembly”怎么理解，第一次向設(shè)計方發(fā)澄清單，設(shè)計方答復(fù)”在芯桿上鉆孔”，總包方通過信函傳遞給制造廠；2015年5月某機(jī)組控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動桿組件準(zhǔn)備開始裝配，對于圖紙上“staked at assembly”怎么操作，駐廠監(jiān)造人員再次和制造廠溝通，廠家告知只需將鎖緊銷裝入即可，不須進(jìn)行任何后續(xù)操作。

基于制造廠答復(fù)及對后續(xù)運(yùn)行安全性的顧慮，駐廠質(zhì)量管理人員調(diào)研了其他堆型以及國外同類型設(shè)備制造廠，得出如此安裝后續(xù)運(yùn)行中失效風(fēng)險大；同時查閱相關(guān)研究得知相關(guān)設(shè)計要求為控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動控制棒組件的運(yùn)動速度應(yīng)滿足反應(yīng)堆控制和保護(hù)系統(tǒng)的要求，應(yīng)具有連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的能力[8]；驅(qū)動桿組件因鎖緊銷失效導(dǎo)致零部件散開風(fēng)險較高[9]；二代改進(jìn)型反應(yīng)堆堆型大多都是通過對鎖緊銷進(jìn)行焊接來防止后續(xù)運(yùn)行失效，收集素材后，駐廠監(jiān)造人員將相關(guān)信息反饋給技術(shù)支持部門，隨后給設(shè)計方發(fā)第二次澄清單， 5月底設(shè)計方答復(fù)“供應(yīng)商理解是正確的，鎖緊銷只需要過盈安裝，不需要后續(xù)任何鎖緊動作例如焊接或者鉚”； 5月底開始組裝國內(nèi)驅(qū)動桿組件，并嚴(yán)格安裝設(shè)計方的第二份澄清單回復(fù)執(zhí)行。6月底前驅(qū)動桿組件發(fā)運(yùn)，發(fā)運(yùn)到現(xiàn)場的驅(qū)動桿組件未進(jìn)行鉚操作(Stake)。

2015年7月，在國內(nèi)執(zhí)行項目駐廠質(zhì)量管理人員被派駐美國某工廠執(zhí)行控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)的監(jiān)造工作，美國工廠是美國本土項目的控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)供應(yīng)商，在控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)制造方面有著良好的供貨業(yè)績。在美制造的另一核電項目CRDM驅(qū)動桿組件還處于零部件狀態(tài)。到工廠后駐廠監(jiān)造人員很是擔(dān)憂并且懷疑由國內(nèi)供應(yīng)商制造并發(fā)運(yùn)的驅(qū)動桿組件是否存在問題，個人抱著質(zhì)疑的工作態(tài)度，第一時間與工廠的工程師進(jìn)行了溝通，初步得知工廠打算在控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)上執(zhí)行鎖緊銷過盈安裝后并執(zhí)行破壞性鎖緊(鉚)，并得知美國工廠為國內(nèi)某項目供貨的驅(qū)動桿組件進(jìn)行了鉚操作。利用工廠與設(shè)計人員溝通的便利性開始了與設(shè)計團(tuán)隊進(jìn)行溝通，得到設(shè)計方CRDM設(shè)計主任工程師答復(fù)鎖緊銷過盈安裝后仍須需要鉚(stake)。有了設(shè)計方設(shè)計團(tuán)隊意見后，駐美質(zhì)量管理人員第一時間將該工廠及設(shè)計方設(shè)計部門的意見向國內(nèi)反饋；控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)設(shè)計方回復(fù)的兩份可能有問題，已發(fā)運(yùn)的驅(qū)動桿組件未進(jìn)行鉚操作(Stake)。質(zhì)量部門將該事情來龍去脈查清后，及時將該事件反饋給技術(shù)支持部門，技術(shù)部門向設(shè)計方發(fā)送了第三份澄清單，并附上了美國工廠轉(zhuǎn)發(fā)給駐廠人員有關(guān)設(shè)計方設(shè)計部門意見，8月設(shè)計方正式回復(fù)了第三份澄清單，明確第二份澄清單回復(fù)錯誤，并給出了推薦的安裝鎖緊銷及破壞性鎖緊操作步驟(鉚)。用錘子和工具輕輕的敲擊銷子中心使銷子變形，然后再輕輕的敲擊2處孔的外側(cè)，避免敲擊到孔的邊緣以免引起裂紋。具體如圖7所示。

圖7 推薦的鉚操作Fig.7 Recommend staking operation

得到設(shè)計方的正式回復(fù)后，總包方立即對國內(nèi)項目控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行了排查，并對不滿足設(shè)計要求的物項按質(zhì)保流程進(jìn)行了處理。

2 事情反思與后續(xù)處理

已發(fā)運(yùn)的控制棒驅(qū)動桿組件拆卸鈕鎖緊銷過盈安裝后未安裝圖紙及規(guī)范要求進(jìn)行鉚操作(Stake)。違反了控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)制造規(guī)范要求和圖紙要求。

總包方已按質(zhì)量保證程序開啟了不符合項對已發(fā)運(yùn)物項進(jìn)行了處理，在現(xiàn)場進(jìn)行驅(qū)動桿組件安裝之前進(jìn)行了返工處理。

該事件通過三個澄清單并且前兩個澄清單回復(fù)錯誤，來來回回與國內(nèi)供應(yīng)商、國外供應(yīng)商以及設(shè)計方多次涉及到三個項目之間多次溝通，成功及時發(fā)現(xiàn)該質(zhì)量問題，由于在現(xiàn)場驅(qū)動桿組件安裝之前及時發(fā)現(xiàn)，成功避免了一場重大質(zhì)量事故風(fēng)險。

3 原因分析

3.1 直接原因

制造廠對上游技術(shù)理解錯誤且質(zhì)疑態(tài)度不夠，未進(jìn)一步向設(shè)計方咨詢澄清，導(dǎo)致已發(fā)運(yùn)的驅(qū)動組件未執(zhí)行鎖緊銷安裝后未進(jìn)行鉚(Stake)操作。

3.2 根本原因

供應(yīng)商對設(shè)計方技術(shù)文件圖紙消化吸收不徹底。設(shè)計方的圖紙說明不清晰，關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)不明確，缺少必要的詳細(xì)描述。設(shè)計方前兩份澄清單回復(fù)錯誤。

4 經(jīng)驗(yàn)反饋

督促設(shè)計方對澄清單回復(fù)錯誤進(jìn)行根本原因分析并排查是否有類似文件回復(fù)問題；督促供應(yīng)商加強(qiáng)上游設(shè)計文件圖紙消化吸收工作。

監(jiān)造作為設(shè)備質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要目標(biāo)是預(yù)防和減少設(shè)備制造過程中的質(zhì)量問題，使設(shè)備制造處于可控狀態(tài)[10]。質(zhì)量管理人員應(yīng)對設(shè)計方發(fā)布的設(shè)計文件抱有質(zhì)疑態(tài)度，培育優(yōu)良的核安全文化，該事件通過三個設(shè)計澄清單，終于得到正確答案，足以證明擁有質(zhì)疑態(tài)度的重要性；如未建立質(zhì)疑的工作態(tài)度，該問題不可能及時發(fā)現(xiàn)，后續(xù)反應(yīng)堆運(yùn)行中存在巨大安全隱患；倡導(dǎo)對安全問題嚴(yán)謹(jǐn)質(zhì)疑的態(tài)度是核安全文化的重要方面。遵循核安全文化政策聲明中的八大方面進(jìn)行核安全文化培育，從而達(dá)到維護(hù)公眾健康和環(huán)境安全的最終目標(biāo)。

該事件成功的將國外制造廠質(zhì)量管理經(jīng)驗(yàn)反饋到國內(nèi)項目設(shè)備制造上，高效溝通，加強(qiáng)不同項目間同類設(shè)備經(jīng)驗(yàn)反饋與交流，分級有重點(diǎn)的監(jiān)造[11]，提高核島主設(shè)備監(jiān)管能力與水平。

5 結(jié)論與啟示

在后續(xù)項目機(jī)組控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)及其他核電設(shè)備制造質(zhì)量管理過程中，嚴(yán)格按照中華人民共和國核安全法[12]、500號令[13]、HAF003[14]和HAF604[15]的要求開展民用核電設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督工作。質(zhì)量管理人員應(yīng)對于連接件部位應(yīng)特別關(guān)注圖紙?zhí)厥庖螅环胚^一個字眼，防止同類事件再次發(fā)生；在設(shè)備質(zhì)量監(jiān)造過程應(yīng)抱有質(zhì)疑態(tài)度和執(zhí)著精神，堅持原則，不放過一絲小細(xì)節(jié)，培育優(yōu)良的核安全文化；高效溝通，加強(qiáng)不同項目間同類設(shè)備經(jīng)驗(yàn)反饋與交流，相互借鑒，提高核島主設(shè)備質(zhì)量管理水平，確保核電站安全運(yùn)行。

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