淺談核級鍛造管件的質量控制要點

孫建民

中國核電工程有限公司 北京 100048

核級管件是核電站用大宗材料的重要組成部分，為核電站管道系統建設的主要結構材料，其產品的質量好壞直接影響到核電站工藝管道系統的安全，對管道系統運行質量與安全有著重要的影響[1]。核級管件是核電廠承壓邊界的一部分,列入國家核安全局民用核安全設備監管目錄，從事核級管件制造的廠家需取得國家核安全局發放的制造許可證，國家規定工程總承包單位要對核級管件進行監造。

1 核級管件的概念

1.1 定義

核級管件是核電站管道系統中起到連接、控制、變向、分流等作用的零部件的統稱，一般安裝在核島內的各個系統內，通常有三通、彎頭、異徑管、大小頭等，按照成型工藝不同，一般通過分為焊接制、鍛造、推制等形式管件，本文主要介紹鍛造成型管件。

1.2 核級鍛造管件的參數

M310機組所用的核級管件主要參數：核安全等級1、2、3級，質保等級QA1、QA2、QA3級。

2 核級鍛造管件主要制造工藝

目前核級鍛造管件的主要通過熱模鍛來成型，或者通過直接機加工成型。

3 核級管件的監造質量控制要點

3.1 原材料的控制

鍛造管件所用原材料一般為鍛棒或者圓鋼。原材料的質量直接影響核級管件的制造質量，是質量保證工作的重點，也是監造的基礎性工作。對原材料的檢查，包括相關質量文件的齊全、有效、準確，滿足技術條件的要求，對于有復驗要求的原材料應審核復驗報告的完整性、齊全性、有效性，需要標注鍛造方向的要檢查主鍛造方向的標注情況。核電用管件原材料還應特別注意以下兩點：原材料代用的檢查。在開工檢查的過程中重點檢查是否存在材料代用情況，如有材料代用必須按照程序要求，在制造活動開展前提交設計澄清。如為國家核安全局監管原材料，如核1級鍛件須提交質量計劃。

3.2 鍛造管件的成型過程控制

以奧氏體不銹鋼鍛造管件為例，鍛造奧氏體不銹鋼鍛制管件在整個制造過程需要經受多次熱循環，在熱模鍛的過程中有可能會由于奧氏體晶粒長大導致力學性能下降。隨爐試樣代表產品性能指標，隨爐試樣要模擬鍛件的整個熱循環，因此要重點對熱模鍛成形前的加熱循環階段進行檢查是否按照相關的鍛造大綱要求進行。鍛造管件的尺寸主要通過精加工保證，因此要重點對成品管件與圖紙的符合性進行檢查。

3.3 管件的熱處理過程控制

（1）熱處理工藝的準確性核實。在熱處理前要對供應商提交的熱處理工藝規程進行檢查，主要檢查規程的編制和審批情況，熱處理規程的執行版本需是最新版本，且蓋供應商受控章。不銹鋼的熱處理方式一般為固溶熱處理，碳鋼一般情況下為正火熱處理，檢查規程中規定的熱處理工藝和上游文件是否一致，重點對于溫度的允許偏差進行檢查。檢查操作人員的資質情況，熱處理時間和曲線的檢查檢查工序執行所使用的設備、儀器、耗材等的符合性，按照要求，應該對爐溫控制系統進行定期標定。

（2）熱處理分爐的檢查。裝爐規格數量嚴格按分爐清單，不同材質、不同原材料批次的管件不能混裝入同爐處理，且規格相同但RCC-M級別不同的管件，除非級別較低的管件用原材料是按照級別較高管件用原材料的要求進行了超聲檢測，否則也不得進行同爐熱處理。同爐熱處理管件壁厚之差不得超過3mm。需要重點關注的是，同時要檢查隨爐試樣的代表性，確保代表管件力學性能的隨爐試樣與成品一起經受熱處理。

3.4 取樣的控制

核級管件的性能指標是靠取得的樣品來進行一系列的理化性能來體現的，取樣是否正確顯得非常關鍵，是管件質量控制的環節中的重中之重。一般核電用管件的碳鋼原材料為法標A42AP與P280GH材料，不銹鋼為Z2CN18-10，不同的原材料取樣的位置和取樣的方法是有所不同，在工程實際中搞混比較常見。

（1）取樣的文件控制。在取樣現場所需文件（程序、圖紙、工藝）是否齊全、有效。尤其是取樣圖要嚴格按照不同項目，不同材質，不同規格進行編制，在取樣前監造人員對取樣圖進行檢查和確認。

（2）取樣的過程控制。在確認取樣圖沒有問題后，重點對取樣的過程進行控制，主要對取樣的數量，檢查取樣的方向，檢查取樣的位置，取樣的尺寸進行控制。

在實際的執行過程中，取樣的位置和取樣的方向是出問題較多的地方，針對不同合同，不同材質的管件的專用取樣圖，實際控制過程要嚴格按照取樣圖和上游文件的規定進行取樣。

3.5 理化試驗的控制

核級管件的理化試驗試驗內容一般包括：化學成分分析、室溫拉伸試驗、高溫拉伸試驗、沖擊性能、硬度、晶粒度檢驗、晶間腐蝕試驗、宏觀、微觀金相分析等，理化試驗的控制主要從以下幾個方面開展：在理化實驗前應該確認試驗方法、試樣的位置及取樣方向應符合要求，試驗人員、校核和審核人員具有相應級別的技術資格證書，所有需檢定的儀器儀表要經國家授權機構檢定合格，并在有效期內[2]。理化試驗操作過程要滿足標準、規程的規定和要求，若試驗不合格，關注重新取樣的要求，若試驗理化試驗不能滿足試驗要求或其他原因導致需要重新熱處理時，應關注標準、技術條件、規程等是否允許重新熱處理及允許重新熱處理的次數，試驗結束后，督促負責試驗的部門編制報告，并審查報告的正確性、完整性。

4 核級管件在法律法規方面的特殊規定

4.1 資質監管

核級管件為國家核安全局監管設備，因此從事核級管件的制造商，需要取得相關的制造許可證，從事核級管件的無損檢測人員按照HAF602要求取得相關資質。

4.2 關鍵工序的控制

根據國核安發[2016]211號文《關于發布〈民用核安全機械設備設計和制造活動不能分包的關鍵工藝和技術（2016年修訂）〉的通知》，核級管件的推制、壓制、模鍛、最終機加工、焊接、熱處理環節為不可分包的關鍵工序，因此監造人員在質量控制的過程中重點要對供應商的遵守法律法規方面進行重點監控，防止違法行為的產生。