高溫氣冷堆乏燃料貯存系統(tǒng)豎井井口埋件制作的質(zhì)量控制

摘 要：主要介紹了高溫氣冷堆核電站示范工程乏燃料貯存系統(tǒng)豎井井口埋件（以下簡(jiǎn)稱“豎井井口埋件”）的質(zhì)量控制，對(duì)影響豎井井口埋件制作質(zhì)量的因素進(jìn)行了分析，總結(jié)了其中的關(guān)鍵影響因素，并針對(duì)這些因素提出了一系列質(zhì)量控制措施，以確保井口埋件的制作達(dá)到設(shè)計(jì)精度要求。

關(guān)鍵詞：高溫氣冷堆;豎井井口埋件;制作;質(zhì)量控制

0? ? 引言

為了不影響豎井井口埋件的安裝施工，必須做好豎井井口埋件制作過程的質(zhì)量控制。基于此，按照設(shè)計(jì)制作精度要求，對(duì)豎井井口埋件制作的關(guān)鍵工藝重點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量控制，避免質(zhì)量問題的發(fā)生，為后續(xù)安裝施工活動(dòng)提供有利保障，以滿足乏燃料貯存系統(tǒng)的使用功能要求。

1? ? 高溫氣冷堆乏燃料貯存系統(tǒng)功能及豎井井口埋件簡(jiǎn)介

乏燃料貯存系統(tǒng)的主要任務(wù)是接收從反應(yīng)堆堆芯卸出的乏燃料元件，并貯存在反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)的乏燃料貯存庫(kù)中。豎井井口埋件位于乏燃料廠房貯存庫(kù)中，共計(jì)56個(gè)，其下部連接56個(gè)乏燃料儲(chǔ)罐，與放置其中的“豎井井蓋”共同構(gòu)成豎井集密封、開啟、屏蔽射線于一體的功能性結(jié)構(gòu)，為乏燃料的貯存和轉(zhuǎn)運(yùn)提供了良好的環(huán)境。因其服務(wù)對(duì)象是帶有強(qiáng)放射性的燃料，所以該系統(tǒng)直接關(guān)系到反應(yīng)堆運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

該豎井井口埋件與其他普通埋件的制作要求差異較大，如表1所示。

2? ? 豎井井口埋件制作的技術(shù)參數(shù)要求及關(guān)鍵工藝

2.1? ? 豎井井口埋件制作的技術(shù)參數(shù)要求

豎井井口埋件制作主要技術(shù)參數(shù)要求如下：

（1）豎井井口埋件內(nèi)徑（上段筒節(jié)內(nèi)徑1 840 mm，中下段筒節(jié)內(nèi)徑1 800 mm）的允許偏差為±2 mm;

（2）豎井井口埋件各筒節(jié)之間的同軸度？準(zhǔn)1.6 mm;

（3）豎井井口埋件圓柱度？準(zhǔn)2 mm;

（4）豎井井口埋件整體高度（1 500 mm）偏差為±3 mm。

2.2? ? 豎井井口埋件制作的關(guān)鍵工藝

豎井井口埋件制作工藝分為：豎井井口埋件工裝制作、上中下筒節(jié)制作（圖1）、內(nèi)部工裝安裝、各段筒節(jié)之間的焊接、豎井井口埋件外形尺寸調(diào)整及測(cè)量、豎井井口埋件機(jī)加工、酸洗鈍化及成品保護(hù)。

豎井井口埋件制作的關(guān)鍵工藝為板材下料及卷制、中段筒節(jié)制作、各段筒節(jié)之間焊接。

主要難點(diǎn)：中段筒節(jié)制作及各段筒節(jié)之間焊接控制。

3? ? 豎井井口埋件制作的質(zhì)量控制

3.1? ? 豎井井口埋件制作前的質(zhì)量控制

豎井井口埋件制作前對(duì)先決條件進(jìn)行檢查，以保證人、機(jī)、料、法、環(huán)五個(gè)方面均能滿足相應(yīng)要求。

（1）人員作為施工活動(dòng)的主要因素，容易產(chǎn)生質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)及質(zhì)量隱患，參與施工活動(dòng)的人員為與質(zhì)量相關(guān)的人員。在施工準(zhǔn)備前，對(duì)人員資格、人員培訓(xùn)及安全技術(shù)交底等方面進(jìn)行檢查，各施工工種經(jīng)培訓(xùn)后，授權(quán)資格滿足施工要求，交底人員能夠覆蓋整個(gè)施工活動(dòng)。

（2）對(duì)所使用的工機(jī)具、設(shè)備進(jìn)行檢查，確保工機(jī)具、設(shè)備的完好性，尤其是施工中所使用的計(jì)量器具，要將其與檢定證書進(jìn)行核對(duì)，保證計(jì)量器具在使用周期內(nèi)。

（3）豎井井口埋件制作材料為不銹鋼材質(zhì)（022Cr19Ni10），板材厚度（上、下段δ=10 mm，中段δ=30 mm）不同，要對(duì)其相應(yīng)材料檢驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行檢查，以確保所使用的材料符合制作要求。同時(shí)，在施工過程中對(duì)所使用的其他材料一并進(jìn)行檢查，如內(nèi)部工裝材料、焊接填充材料、酸洗鈍化材料等。

（4）對(duì)豎井井口埋件施工所使用的技術(shù)文件進(jìn)行檢查，確保為最新版本的受控文件，如圖紙、變更、方案、交底、質(zhì)量計(jì)劃、質(zhì)量施工記錄等。

（5）如豎井井口埋件制作時(shí)期為冬季，應(yīng)對(duì)施工環(huán)境進(jìn)行檢查，預(yù)制車間內(nèi)要做好防風(fēng)、防雨雪等措施，保證施工環(huán)境滿足施工要求。

3.2? ? 豎井井口埋件制作過程的質(zhì)量控制

按照豎井井口埋件制作施工工序要求及關(guān)鍵施工制作難點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)中段筒節(jié)制作、各筒節(jié)之間焊接施工進(jìn)行質(zhì)量控制，以滿足設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)要求。

3.2.1? ? 中段筒節(jié)制作的質(zhì)量控制

中段筒節(jié)制作要嚴(yán)格控制內(nèi)徑、圓柱度，防止中段筒節(jié)與上下段筒節(jié)組對(duì)、焊接后發(fā)生變形，不能滿足各筒節(jié)之間的同軸度（？準(zhǔn)1.6 mm）精度要求。

中段筒節(jié)材料為δ=30 mm不銹鋼板，在板材下料切割時(shí)，對(duì)下料過程進(jìn)行控制，切割時(shí)起弧應(yīng)在廢料側(cè)，避免直接在所使用的材料上起弧，重新起弧同樣應(yīng)在廢料側(cè)，以保證原材料的質(zhì)量。

中段筒節(jié)板材在卷板前需對(duì)其上下兩端進(jìn)行坡口加工（圖2），為與上下段筒節(jié)焊接施工做好施工準(zhǔn)備。在坡口加工時(shí)，對(duì)所使用的工機(jī)具進(jìn)行檢查，確保工機(jī)具的完好性，同時(shí)，對(duì)施工所使用的砂輪片（不銹鋼專用）進(jìn)行檢查，禁止碳鋼砂輪片與不銹鋼砂輪片混用，破壞母材的使用功能。

中段筒節(jié)卷板加工時(shí)，檢查卷板機(jī)的設(shè)備完好性，檢查設(shè)備標(biāo)志、進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收記錄等，并檢查該設(shè)備加工板材厚度的范圍。為避免超范圍加工，造成板材加工后周長(zhǎng)過長(zhǎng)，不能滿足技術(shù)條件要求，從而導(dǎo)致中段筒節(jié)不能滿足制作內(nèi)徑允許偏差為±2 mm、筒節(jié)圓柱度2 mm的精度要求，在卷制完成后，對(duì)表面質(zhì)量進(jìn)行檢查，保證材料表面無(wú)壓痕。

中段筒節(jié)焊接前檢查內(nèi)部工裝材料的使用情況，保證不銹鋼隔離板防護(hù)到位，避免碳鋼與不銹鋼污染。檢查內(nèi)部工裝固定的完好性，以免筒節(jié)在焊接過程中因受熱而產(chǎn)生變形。中段筒節(jié)縱焊縫焊接過程中，按照焊接工藝要求在焊工人員資格、焊材使用、保溫筒及焊機(jī)的標(biāo)定情況、焊接電流、電壓控制等方面進(jìn)行監(jiān)控，確保不會(huì)發(fā)生人員超范圍施工的情況，設(shè)備檢定符合要求，避免焊接過程中較大的熱輸出造成筒節(jié)變形的問題。在制作完成后，用內(nèi)徑千分尺對(duì)筒節(jié)內(nèi)徑進(jìn)行測(cè)量，保證中段筒節(jié)制作內(nèi)徑滿足制作精度要求。

3.2.2? ? 上、中、下各段筒節(jié)之間焊接施工的質(zhì)量控制

豎井井口埋件各段筒節(jié)之間焊接施工是其制作的重要環(huán)節(jié)，各段筒節(jié)材料厚度（上、下段δ=10 mm，中段δ=30 mm）不同，對(duì)內(nèi)徑尺寸（偏差±2 mm）、整體高度（偏差±3 mm）等尺寸精度要求高;焊接時(shí)應(yīng)采取防變形措施，如對(duì)稱焊、反變形等措施，控制焊接變形，保證制作精度滿足技術(shù)條件要求。

各段筒節(jié)在預(yù)制完成后進(jìn)行整體組對(duì)焊接工作。在焊接前及焊接過程中，對(duì)測(cè)量活動(dòng)進(jìn)行質(zhì)量控制，從測(cè)量人員資格管理、測(cè)量設(shè)備檢定情況、各段筒節(jié)高度測(cè)量記錄等方面進(jìn)行檢查，保證豎井井口埋件制作完成后整體高度滿足制作精度要求。

嚴(yán)格控制豎井井口埋件各段筒節(jié)之間的焊接施工活動(dòng)，在各段筒節(jié)組對(duì)焊接時(shí)，檢查相鄰兩段筒節(jié)縱焊縫位置，縱焊縫需錯(cuò)開120°左右，避免產(chǎn)生十字交叉焊縫，以免影響豎井井口埋件的焊接質(zhì)量。因豎井井口埋件內(nèi)徑大，焊接過程中對(duì)環(huán)焊縫的焊接順序要嚴(yán)格控制，每道焊縫由多名焊工同時(shí)進(jìn)行對(duì)稱焊接，對(duì)焊接過程的焊材、電流、電壓進(jìn)行控制，以免產(chǎn)生焊接變形。同時(shí)，在焊縫正面焊接完成后，檢查焊縫背部清根處理情況，避免出現(xiàn)焊接缺陷，如夾渣、未焊透等質(zhì)量問題。整體焊接預(yù)制完成后，用內(nèi)徑千分尺對(duì)豎井井口埋件上、中、下各段內(nèi)徑進(jìn)行檢查，每段筒節(jié)以“米字型”進(jìn)行取點(diǎn)測(cè)量，保證每段內(nèi)徑能夠滿足制作精度要求。

3.2.3? ? 豎井井口埋件機(jī)加工的質(zhì)量控制

因現(xiàn)場(chǎng)施工條件限制，豎井井口埋件制作要求極高，現(xiàn)場(chǎng)制作不能滿足豎井井口埋件制作精度要求，所以外部委托廠家進(jìn)行機(jī)加工施工。因操作人員為廠家人員，加工前檢查該廠家服務(wù)供方評(píng)價(jià)情況，檢查其服務(wù)質(zhì)保等級(jí)、加工范圍等。同時(shí)，對(duì)廠家人員資格、設(shè)備及使用計(jì)量器具、機(jī)加工質(zhì)量計(jì)劃、安全技術(shù)交底情況等方面進(jìn)行檢查，確保加工先決條件滿足技術(shù)條件要求。

廠家機(jī)加工所使用的工裝與預(yù)制工裝完全不同，需拆除內(nèi)部工裝（圖3）后更換外部工裝。檢查廠家編制的機(jī)加工質(zhì)量計(jì)劃，對(duì)加工平臺(tái)上的工裝調(diào)整進(jìn)行檢查，豎井井口埋件放置在加工機(jī)床后進(jìn)行測(cè)量和調(diào)整，確保符合豎井井口埋件制作的尺寸要求，如調(diào)整不到位，在拆除內(nèi)部工裝時(shí)容易引起變形。檢查車床所測(cè)量豎井井口埋件的垂直度和圓柱度數(shù)據(jù)記錄，與制作精度參數(shù)進(jìn)行核對(duì)，所測(cè)量參數(shù)符合要求后，恢復(fù)豎井井口埋件內(nèi)部工裝，做好碳鋼與不銹鋼隔離檢查，避免造成污染。如測(cè)量結(jié)果不符合制作精度要求，則對(duì)豎井井口埋件進(jìn)行機(jī)加工，并對(duì)加工后的測(cè)量結(jié)果與制作精度參數(shù)進(jìn)行核對(duì)檢查。

3.3? ? 豎井井口埋件制作完成后的質(zhì)量控制

豎井井口埋件在制作完成后，對(duì)其成品保護(hù)情況進(jìn)行檢查。車間內(nèi)成品區(qū)應(yīng)有明顯標(biāo)志，豎井井口埋件放置在墊平的木方上面，木方上不得有油污、鐵屑、鐵釘或其他可能使不銹鋼發(fā)生污染的雜物，成品區(qū)內(nèi)需覆蓋篷布，嚴(yán)禁相鄰的埋件相互疊壓而造成埋件變形。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)豎井井口埋件制作關(guān)鍵工藝的質(zhì)量控制，預(yù)制完成的56個(gè)豎井井口埋件符合設(shè)計(jì)制作精度要求。經(jīng)內(nèi)部測(cè)量和外部機(jī)加工，豎井井口埋件各項(xiàng)參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求。在制作前進(jìn)行施工難點(diǎn)分析，并在過程中進(jìn)行管控，在成品預(yù)制完成后，做好相應(yīng)的成品保護(hù)工作，可防止造成材料的污染、變形。

豎井井口埋件制作可以在板材的選擇上進(jìn)行改進(jìn)，上、中、下段板材厚度均選擇為δ=30 mm。同樣厚度的板材焊接施工與不同厚度板材焊接施工相比，減少了焊接變形的風(fēng)險(xiǎn)。在機(jī)加工過程中，如出現(xiàn)切削量過大的情況，仍可以滿足豎井井口埋件尺寸精度要求;同時(shí)，既能保證制作質(zhì)量，又能保證施工進(jìn)度。高溫氣冷堆示范工程乏燃料貯存系統(tǒng)豎井井口埋件制作的成功，為類似工程建設(shè)提供了良好的制作經(jīng)驗(yàn)和改進(jìn)建議，也為后續(xù)集團(tuán)公司推行60萬(wàn)kW高溫氣冷堆工程建設(shè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 劉繼國(guó)，律光照，孫德剛，等.100 MW高溫氣冷實(shí)驗(yàn)堆乏燃料元件貯存系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].高技術(shù)通訊，1995，5（7）：18-20.

[2] 陳伯清.高溫氣冷堆的技術(shù)特點(diǎn)與發(fā)展前景[J].引進(jìn)與咨詢，2006（12）：3-4.

[3] 黃有良.建筑工程的質(zhì)量控制[J].中國(guó)西部科技，2016（10）：26-28.

[4] 陳春鵬.項(xiàng)目安裝施工質(zhì)量管理研究——以天鐵冷軋視頻監(jiān)控系統(tǒng)安裝為例[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2011.

收稿日期：2021-03-03

作者簡(jiǎn)介：王印（1985—），男，遼寧昌圖人，工程師，從事核電安裝質(zhì)量管理工作。