高溫氣冷堆乏燃料貯存系統豎井井口埋件制作的質量控制

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豎井井口埋件（以下簡稱“豎井井口埋件”）的質量控制，對影響豎井井口埋件制作質量的因素進行了分析，總結了其中的關鍵影響因素，并針對這些因素提出了一系列質量控制措施，以確保井口埋件的制作達到設計精度要求。

關鍵詞：高溫氣冷堆;豎井井口埋件;制作;質量控制

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量控制。基于此，按照設計制作精度要求，對豎井井口埋件制作的關鍵工藝重點進行質量控制，避免質量問題的發生，為后續安裝施工活動提供有利保障，以滿足乏燃料貯存系統的使用功能要求。

1? ? 高溫氣冷堆乏燃料貯存系統功能及豎井井口埋件簡介

乏燃料貯存系統的主要任務是接收從反應堆堆芯卸出的乏燃料元件，并貯存在反應堆廠房內的乏燃料貯存庫中。豎井井口埋件位于乏燃料廠房貯存庫中，共計56個，其下部連接56個乏燃料儲罐，與放置其中的“豎井井蓋”共同構成豎井集密封、開啟、屏蔽射線于一體的功能性結構，為乏燃料的貯存和轉運提供了良好的環境。因其服務對象是帶有強放射性的燃料，所以該系統直接關系到反應堆運行的經濟性和安全性。

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參數要求及關鍵工藝

2.1? ? 豎井井口埋件制作的技術參數要求

豎井井口埋件制作主要技術參數要求如下：

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

（2）豎井井口埋件各筒節之間的同軸度？準1.6 mm;

（3）豎井井口埋件圓柱度？準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、上中下筒節制作（圖1）、內部工裝安裝、各段筒節之間的焊接、豎井井口埋件外形尺寸調整及測量、豎井井口埋件機加工、酸洗鈍化及成品保護。

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

主要難點：中段筒節制作及各段筒節之間焊接控制。

3? ? 豎井井口埋件制作的質量控制

3.1? ? 豎井井口埋件制作前的質量控制

豎井井口埋件制作前對先決條件進行檢查，以保證人、機、料、法、環五個方面均能滿足相應要求。

（1）人員作為施工活動的主要因素，容易產生質量風險及質量隱患，參與施工活動的人員為與質量相關的人員。在施工準備前，對人員資格、人員培訓及安全技術交底等方面進行檢查，各施工工種經培訓后，授權資格滿足施工要求，交底人員能夠覆蓋整個施工活動。

（2）對所使用的工機具、設備進行檢查，確保工機具、設備的完好性，尤其是施工中所使用的計量器具，要將其與檢定證書進行核對，保證計量器具在使用周期內。

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

（4）對豎井井口埋件施工所使用的技術文件進行檢查，確保為最新版本的受控文件，如圖紙、變更、方案、交底、質量計劃、質量施工記錄等。

（5）如豎井井口埋件制作時期為冬季，應對施工環境進行檢查，預制車間內要做好防風、防雨雪等措施，保證施工環境滿足施工要求。

3.2? ? 豎井井口埋件制作過程的質量控制

按照豎井井口埋件制作施工工序要求及關鍵施工制作難點，重點對中段筒節制作、各筒節之間焊接施工進行質量控制，以滿足設計技術參數要求。

3.2.1? ? 中段筒節制作的質量控制

中段筒節制作要嚴格控制內徑、圓柱度，防止中段筒節與上下段筒節組對、焊接后發生變形，不能滿足各筒節之間的同軸度（？準1.6 mm）精度要求。

中段筒節材料為δ=30 mm不銹鋼板，在板材下料切割時，對下料過程進行控制，切割時起弧應在廢料側，避免直接在所使用的材料上起弧，重新起弧同樣應在廢料側，以保證原材料的質量。

中段筒節板材在卷板前需對其上下兩端進行坡口加工（圖2），為與上下段筒節焊接施工做好施工準備。在坡口加工時，對所使用的工機具進行檢查，確保工機具的完好性，同時，對施工所使用的砂輪片（不銹鋼專用）進行檢查，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。

中段筒節卷板加工時，檢查卷板機的設備完好性，檢查設備標志、進場驗收記錄等，并檢查該設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過長，不能滿足技術條件要求，從而導致中段筒節不能滿足制作內徑允許偏差為±2 mm、筒節圓柱度2 mm的精度要求，在卷制完成后，對表面質量進行檢查，保證材料表面無壓痕。

中段筒節焊接前檢查內部工裝材料的使用情況，保證不銹鋼隔離板防護到位，避免碳鋼與不銹鋼污染。檢查內部工裝固定的完好性，以免筒節在焊接過程中因受熱而產生變形。中段筒節縱焊縫焊接過程中，按照焊接工藝要求在焊工人員資格、焊材使用、保溫筒及焊機的標定情況、焊接電流、電壓控制等方面進行監控，確保不會發生人員超范圍施工的情況，設備檢定符合要求，避免焊接過程中較大的熱輸出造成筒節變形的問題。在制作完成后，用內徑千分尺對筒節內徑進行測量，保證中段筒節制作內徑滿足制作精度要求。

3.2.2? ? 上、中、下各段筒節之間焊接施工的質量控制

豎井井口埋件各段筒節之間焊接施工是其制作的重要環節，各段筒節材料厚度（上、下段δ=10 mm，中段δ=30 mm）不同，對內徑尺寸（偏差±2 mm）、整體高度（偏差±3 mm）等尺寸精度要求高;焊接時應采取防變形措施，如對稱焊、反變形等措施，控制焊接變形，保證制作精度滿足技術條件要求。

各段筒節在預制完成后進行整體組對焊接工作。在焊接前及焊接過程中，對測量活動進行質量控制，從測量人員資格管理、測量設備檢定情況、各段筒節高度測量記錄等方面進行檢查，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。

嚴格控制豎井井口埋件各段筒節之間的焊接施工活動，在各段筒節組對焊接時，檢查相鄰兩段筒節縱焊縫位置，縱焊縫需錯開120°左右，避免產生十字交叉焊縫，以免影響豎井井口埋件的焊接質量。因豎井井口埋件內徑大，焊接過程中對環焊縫的焊接順序要嚴格控制，每道焊縫由多名焊工同時進行對稱焊接，對焊接過程的焊材、電流、電壓進行控制，以免產生焊接變形。同時，在焊縫正面焊接完成后，檢查焊縫背部清根處理情況，避免出現焊接缺陷，如夾渣、未焊透等質量問題。整體焊接預制完成后，用內徑千分尺對豎井井口埋件上、中、下各段內徑進行檢查，每段筒節以“米字型”進行取點測量，保證每段內徑能夠滿足制作精度要求。

3.2.3? ? 豎井井口埋件機加工的質量控制

因現場施工條件限制，豎井井口埋件制作要求極高，現場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行機加工施工。因操作人員為廠家人員，加工前檢查該廠家服務供方評價情況，檢查其服務質保等級、加工范圍等。同時，對廠家人員資格、設備及使用計量器具、機加工質量計劃、安全技術交底情況等方面進行檢查，確保加工先決條件滿足技術條件要求。

廠家機加工所使用的工裝與預制工裝完全不同，需拆除內部工裝（圖3）后更換外部工裝。檢查廠家編制的機加工質量計劃，對加工平臺上的工裝調整進行檢查，豎井井口埋件放置在加工機床后進行測量和調整，確保符合豎井井口埋件制作的尺寸要求，如調整不到位，在拆除內部工裝時容易引起變形。檢查車床所測量豎井井口埋件的垂直度和圓柱度數據記錄，與制作精度參數進行核對，所測量參數符合要求后，恢復豎井井口埋件內部工裝，做好碳鋼與不銹鋼隔離檢查，避免造成污染。如測量結果不符合制作精度要求，則對豎井井口埋件進行機加工，并對加工后的測量結果與制作精度參數進行核對檢查。

3.3? ? 豎井井口埋件制作完成后的質量控制

豎井井口埋件在制作完成后，對其成品保護情況進行檢查。車間內成品區應有明顯標志，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生污染的雜物，成品區內需覆蓋篷布，嚴禁相鄰的埋件相互疊壓而造成埋件變形。

4? ? 結語

通過對豎井井口埋件制作關鍵工藝的質量控制，預制完成的56個豎井井口埋件符合設計制作精度要求。經內部測量和外部機加工，豎井井口埋件各項參數滿足設計要求。在制作前進行施工難點分析，并在過程中進行管控，在成品預制完成后，做好相應的成品保護工作，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行改進，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險。在機加工過程中，如出現切削量過大的情況，仍可以滿足豎井井口埋件尺寸精度要求;同時，既能保證制作質量，又能保證施工進度。高溫氣冷堆示范工程乏燃料貯存系統豎井井口埋件制作的成功，為類似工程建設提供了良好的制作經驗和改進建議，也為后續集團公司推行60萬kW高溫氣冷堆工程建設打下了堅實的基礎。

[參考文獻]

[1] 劉繼國，律光照，孫德剛，等.100 MW高溫氣冷實驗堆乏燃料元件貯存系統設計[J].高技術通訊，1995，5（7）：18-20.

[2] 陳伯清.高溫氣冷堆的技術特點與發展前景[J].引進與咨詢，2006（12）：3-4.

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

[4] 陳春鵬.項目安裝施工質量管理研究——以天鐵冷軋視頻監控系統安裝為例[D].濟南：山東大學，2011.

收稿日期：2021-03-03

作者簡介：王?。?985—），男，遼寧昌圖人，工程師，從事核電安裝質量管理工作。