核反应堆压力容器小锻件质量管理

学术论文王祎磊 2018-11-09 10:50:15
    0 前言
    核电作为一种清洁能源越来越受到人们的关注。核反应堆压力容器是核电站主设备中的核心,也是核电站一回路中唯一不可更换的主设备。所以RPV的质量就显得尤为关键,在反应堆压力容器本体材料中,外购小锻件就达到了370余件,具有数量多、材质种类多、不易管理等难点。因此,严格按照法规、技术文件、图纸等对小锻件进行质量管理和控制,对压力容器的整体制造具有重要意义。
    1 小锻件质量管理的目的
    小锻件质量管理的目的是制定一套行之有效且适合制造厂生产的,用来指导小锻件锻造、探伤、焊接、机加、检查等。实施事前控制,实现小锻件批量制造和控制,改变小锻件制造周期长、交检效率低下、易出错、不易管理等难点。做到从锻件生产到水压结束、包装发运全过程的质量管理,提高生产效率。
    2 质量文件准备
    质量计划是控制制造过程的大纲和前提,在文件准备阶段,质量计划有以下作用:
    2.1 编制阶段
    能够清晰、完整地反应制造过程中的关键工序,制造厂和驻场监督员审核并可以选取见证点,对制造过程中关键工序的进行见证,生产制造过程中产生的报告和检查记录,使小鍛件的质量得到进一步的控制。
    2.2 执行阶段
    可以真实地记录制造的整个执行过程,包括执行的情况和时间,有无质量问题,是否开启过NCR。
    2.3 归档阶段
    经过进一步的判定报告、整理报告,使得文件得到进一步的优化,使其得以提交保存用户,成为追溯产品的重要文件。
    3 小锻件原材料的验收
    必须选取有相应锻件资质的且已经入围的供方进行锻件原材料的制造。锻件制造厂在开工制造前需提交锻件制造大纲和质量计划方案并得到用户的认可方可开工制造。为保证锻件质量、监造人员应认真审查制造厂的锻造大纲、质量保证大纲、质量计划和检验规程,对关键工序设立检查点并出席见证,严格按照相关法规、规范、标准要求,加强制造过程中的巡检以确保锻件质量。
    (1)CRDM管座法兰材质为 Z2CN19-10(控氮),应符合RCC-MM3301《用于1、2、3级设备的奥氏体不锈钢锻件和冲压件》的规定。
    (2)CRDM管座贯穿件材质为 NC30Fe,应符合RCC-MM4108《热挤压NC30Fe镍-铬-铁合金管》的规定。
    (3)熔炼分析、成品分析的化学成分。
    (4)锻造比及热处理曲线。
    (5)金相、晶粒度、非金属夹杂物。
    (6)晶间腐蚀。
    (7)力学性能。
    (8)无损检测的结果。
    (9)最终交货尺寸。
    (10)无补焊声明。
    4 小锻件分解和配对
    CRDM管座的分解和配对是在锻件厂完成的。CRDM管座不仅数量多而且尺寸不一。如果下发单件证书,分解后就不能立即进行印记转移、效率低、加工周期长而且容易造成印记混乱。
    为了保证CRDM管座印记准确、快速的转移。在锻件分解前,按照原始锻件的尺寸和图纸,结合分解工艺及时编制《CRDM管座证书分解一览表》。在此基础上,将CRDM管座法兰和贯穿件进行配对,编制《CRDM管座配对表》。这两份表格既可以指导锻件厂进行分解和配对,又可以指导检查员进行交检,交检的速度大幅提高。
    5 焊接和无损检测的质量控制
    5.1 先决条件检查
    焊接前技术部门要根据工艺评定编制焊接工艺规程,作为产品焊接的依据。焊接过程中,焊接操作工要真实详细的做好焊接记录,由检查员检查确认并签字。焊接完成后,由质控工程师根据焊接工艺规程再次审查焊接记录并根据焊接记录编制焊接数据单并纳入竣工文件。焊工要取得相应的焊工资格证,无损检验人员也要取得相应资格证书。
    5.2 小锻件对接焊
    小段件的对接焊应采用TIG焊进行焊接,焊接坡口应符合图纸要求并保证与焊接工艺评定一致。坡口经目视检查和液体渗透合格,表面无影响焊接质量的杂质、油污和氧化物。装配后的错边量应不大于1.5mm。焊丝采用镍基焊丝,焊接过程中要注意保护熔池,道间温度不大于225℃,焊后进行VT和PT检验,但是不需要进行消应力热处理。
    对接焊完成最终机加工后,应对焊缝进行UT 、PT、RT检验并在单管进行水压试验后,对焊缝分别进行UT和PT检验。
    5.3 小锻件密封焊
    密封焊包括隔离层和角焊缝。焊接坡口应符合图纸要求并与焊接工艺评定一致。坡口经VT、PT检验。表面清洁、无水、无油污和氧化物。对于管座贯穿件密封焊。应在风头上采用镍基焊条手工预堆隔离层并采用镍基焊条手工焊接角焊缝。角焊缝采用镍基焊丝手工TIG盖面,可提高焊缝的表面质量。
    隔离层应对木材进行预热,预热温度≥150℃,道间温度≤225℃。焊后应立即进行热处理,温度范围应控制在250℃~400℃,最少2h。然后进行焊后消应力热处理,温度为615℃±15℃,至少保温1h。
    角焊缝焊接道间温度≤225℃。施焊过程中,应对焊缝首层和随后的每3层进行PT检验,有问题随时处理,以保证焊接质量。
    在控制CRDM管座焊接时,编制《焊接过程控制表》,表中应给出法兰和贯穿件的印记以及组焊完成后的印记,便于焊后的印记。
    5.4 尺寸检查的质量控制
    小锻件的尺寸检查应包括精加工后单件的尺寸检查和装焊后的尺寸检查。小锻件数量多,尺寸检查工作量大。在尺寸检查之前,应根据图纸和技术条件编写《尺寸检查规程》,以便于对检查员进行指导和提高交检效率。CRDM管座各部尺寸精度和表面粗糙度要求高且外径与上封头过盈配合。过盈量为0.08mm~0.10mm。上部的T型螺纹Tr150×6与外部接口,螺纹中径范围介于φ146.389mm~φ146.764mm,螺纹精度高,螺纹表面镀铬层厚度为0.005mm~0.013mm,通止规检查要求很高。每根管座精加工后需要检查30多个尺寸数据,检查数据繁多,以往手写错误率高、不规范。尺寸检查中用电子表格的形式列出尺检数据,规范了检查行为,对检查尺寸也一目了然,大大提高了交检效率和质量。
    结语
    事实证明,经过对小锻件的原材料锻件、焊接、装配等工序的事前控制、批量化控制,事中控制和事后交检。保证了小锻件的产品质量,交检通过电子表格的形式也大幅度地提高了交检的效率。
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