孫小石, 王玉喜

(黑龍江省電力科學(xué)研究院,哈爾濱 150030)

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·電網(wǎng)設(shè)備·

1250 MW核電機(jī)組常規(guī)島管道制造質(zhì)量控制及存在問題處理

孫小石, 王玉喜

(黑龍江省電力科學(xué)研究院,哈爾濱 150030)

針對(duì) 1250 MW核電機(jī)組常規(guī)島管道設(shè)備制造中存在的問題,筆者根據(jù)核電管道制造圖紙及技術(shù)文件,分析了管道設(shè)備制造過程中原材料采購質(zhì)量差、銹蝕嚴(yán)重等問題原因,提出了VT目視檢查、PT無損檢測(cè)及防銹等處理措施?；瘜W(xué)分析和油份檢測(cè)結(jié)果表明,處理后的管道質(zhì)量符合規(guī)范要求,也達(dá)到了原材料管道質(zhì)量和防銹要求,同時(shí)消除了管道制造中存在的質(zhì)量問題。

1250 MW;常規(guī)島;管道;質(zhì)量控制

三門核電有限公司1250 MW核電機(jī)組一期工程1、2號(hào)機(jī)組管道供貨范圍主要是高壓進(jìn)汽管道、高壓排氣管道、低壓進(jìn)氣管道、汽封系統(tǒng)管道、疏水管道、低壓缸排氣噴水管道、管道支吊架和廠家重裝供貨的MSR系統(tǒng)管道。但在收貨驗(yàn)收時(shí),依據(jù)圖紙及技術(shù)要求,發(fā)現(xiàn)該核電機(jī)組在常規(guī)島管道設(shè)備制造中存在原材料采購質(zhì)量差、銹蝕嚴(yán)重等問題,不能滿足管道制造質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)此本文根據(jù)管道設(shè)備制造的質(zhì)量控制過程要求,分析了管道制造過程中存在的管道質(zhì)量問題,提出了針對(duì)性的處理措施,并采用VT目視檢查、無損檢測(cè)和其它有效檢驗(yàn)、檢測(cè)方法進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明處理后的管道質(zhì)量符合規(guī)范要求。

1 管道設(shè)備制造質(zhì)量控制過程

三門核電站1250 MW核電機(jī)組常規(guī)島管道由管道組成件和管道支吊架等組成,其功能是用以輸送、分配、混合、分離、排放、計(jì)量、控制和制止流體的流動(dòng)[1]。管道的布置要根據(jù)連接設(shè)備的接口位置及周圍的情況進(jìn)行綜合考慮,合理布置[2]。

1.1 管道制造工藝

根據(jù)制造廠家設(shè)計(jì)圖紙和管道制造工藝規(guī)程,其管道制造工藝流程如圖1所示。而在實(shí)際制造過程中,應(yīng)結(jié)合制造廠家的工藝傳統(tǒng)和工裝設(shè)備做相應(yīng)的調(diào)整。

圖1 管道制造工藝流程圖

1.2 質(zhì)量控制過程

1.2.1 技術(shù)準(zhǔn)備

在工作正式開始前,駐廠人員應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的工作準(zhǔn)備:

1) 熟悉與管道有關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、合同等資料文件。

2) 熟悉管道的制造圖紙和相關(guān)技術(shù)文件。

3) 熟悉管道的加工、焊接、檢查、試驗(yàn)、無損探傷等主要工藝方法及相應(yīng)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

4) 熟悉管道監(jiān)督導(dǎo)則的應(yīng)用,強(qiáng)化監(jiān)督細(xì)則的理解。

1.2.2 質(zhì)量計(jì)劃審查及認(rèn)可

根據(jù)圖紙及技術(shù)文件要求,駐廠人員對(duì)制造廠提交的管道質(zhì)量計(jì)劃進(jìn)行審查,包括高壓進(jìn)汽管道、高壓排氣管道、低壓進(jìn)氣管道質(zhì)量計(jì)劃40份;汽封系統(tǒng)管道質(zhì)量計(jì)劃2份;疏水管道質(zhì)量計(jì)劃2份;低壓缸排氣噴水管道質(zhì)量計(jì)劃2份;管道支吊架質(zhì)量計(jì)劃2份。

駐廠人員嚴(yán)格按照駐廠程序?qū)彶橹圃鞆S家編制的初版質(zhì)量計(jì)劃,填寫文件審查意見單。主要檢查質(zhì)量計(jì)劃中制造工藝和檢驗(yàn)試驗(yàn)工序是否有漏項(xiàng),參考圖紙和技術(shù)文件是否錯(cuò)誤,參考文件版本號(hào)是否正確,對(duì)一些不清楚的工序或檢查方法找制造廠技術(shù)人員進(jìn)行澄清;根據(jù)管道制造工藝和檢驗(yàn)試驗(yàn)工序的難度和重要程度,判斷質(zhì)量控制點(diǎn)的等級(jí)應(yīng)選擇H、W或R點(diǎn)[3]。審查后提交三門核電有限公司進(jìn)行進(jìn)一步審查和確認(rèn),制造廠更改后的最終版本報(bào)三門核電有限公司認(rèn)可批準(zhǔn),后續(xù)作為正式執(zhí)行文件。

1.2.3 實(shí)施見證點(diǎn)出席

見證點(diǎn)出席為駐廠活動(dòng)實(shí)施中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),必須做好出席前的技術(shù)準(zhǔn)備、出席過程控制以及記錄控制。

1) 見證點(diǎn)出席前的準(zhǔn)備。根據(jù)見證點(diǎn)出席計(jì)劃,對(duì)將要出席的質(zhì)量見證點(diǎn)提前進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備,參考相應(yīng)監(jiān)督導(dǎo)則和監(jiān)督細(xì)則要求,提前編制檢查清單,避免未經(jīng)任何準(zhǔn)備就直接出席見證點(diǎn)的現(xiàn)象。

2) 見證點(diǎn)出席。出席見證點(diǎn)時(shí),嚴(yán)格按照檢查清單逐一進(jìn)行監(jiān)督檢查和記錄,對(duì)于與檢查清單有偏差的地方,要及時(shí)與制造廠人員進(jìn)行溝通和確認(rèn)。另外,駐廠人員在出席見證點(diǎn)期間,要注重原始記錄的收集。

3) 監(jiān)督報(bào)告的編制。駐廠人員要嚴(yán)格按照程序管理要求,出席完見證點(diǎn),要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)提交見證點(diǎn)監(jiān)督報(bào)告。

1.2.4 落實(shí)日常巡檢制度

編制日常駐廠巡檢管理程序文件,對(duì)駐廠人員的日常巡檢進(jìn)行規(guī)范化管理,根據(jù)管道的特點(diǎn),每個(gè)工作日對(duì)管道進(jìn)行1次巡檢。

1) 駐廠人員在巡檢過程中對(duì)制造廠涉及本項(xiàng)目管道的制造工作進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督;例如焊接檢驗(yàn)人員需持證上崗等[4]。

2) 對(duì)違反制造廠質(zhì)保體系和質(zhì)量管理程序的行為,及時(shí)向生產(chǎn)人員指出。對(duì)于屢次提醒,應(yīng)發(fā)出質(zhì)量觀察意見單,并要求制造廠質(zhì)保部門調(diào)查整改。

3) 駐廠人員每次巡檢過程中還需要對(duì)重要的不符合項(xiàng)進(jìn)行跟蹤,跟蹤其是否按照不符合項(xiàng)報(bào)告里的返工或返修要求進(jìn)行操作。

1.2.5 細(xì)致做好管道出廠前檢查

檢查內(nèi)容:檢查技術(shù)規(guī)格書和質(zhì)量計(jì)劃的執(zhí)行情況;檢查試驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄和試驗(yàn)報(bào)告;檢查工藝文件的記錄和工藝處理方法;檢查設(shè)計(jì)圖紙的版本;檢查管道的幾何尺寸;檢查管道標(biāo)識(shí);檢查管道的外觀質(zhì)量;檢查油漆或其他涂層;備品備件及專用工具檢查;完工文件審查。

在三門核電站現(xiàn)場(chǎng)開箱檢查以及安裝過程中,發(fā)現(xiàn)了管道表面磕碰、銹蝕、油漆剝落、管口橢圓等質(zhì)量問題。

1.3 管道制造過程關(guān)鍵點(diǎn)分析

1.3.1 原材料采購

原材料采購是質(zhì)量監(jiān)督的基礎(chǔ)和重要環(huán)節(jié),有些原材料管道存在來料尺寸偏短、彎頭角度不對(duì)、管口橢圓等情況,這些問題直接導(dǎo)致后續(xù)制造中質(zhì)量問題的發(fā)生。因此,駐廠人員要重點(diǎn)關(guān)注原材料的質(zhì)量控制,發(fā)現(xiàn)不合格情況及時(shí)返廠,重新采購合格的原材料管段,盡力把問題控制在大批量管道制造之前。

1.3.2 焊接、焊后熱處理及無損檢測(cè)

在管道焊接過程中,要重點(diǎn)關(guān)注管段的橢圓度、縱焊縫相對(duì)位置、彎曲角度及坡口預(yù)處理等,避免在管段對(duì)接或現(xiàn)場(chǎng)安裝中出現(xiàn)坡口錯(cuò)口太大而無法施焊的問題。在處理坡口時(shí),嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求施工,要注意管壁的減薄量及保證現(xiàn)場(chǎng)的安裝余量,對(duì)接管段的原始縱焊縫不能重合,應(yīng)注意旋轉(zhuǎn)錯(cuò)開的方向及旋轉(zhuǎn)的角度。對(duì)管道上的儀表接管和吊耳,要注意其焊接的相對(duì)位置和角度是否符合要求。

在管道焊接時(shí),采用單面焊雙面成型[5];焊后進(jìn)行局部熱處理及無損檢測(cè),及時(shí)消除內(nèi)部殘余應(yīng)力和焊縫表面及內(nèi)部的一些超標(biāo)缺陷,并及時(shí)返修。

1.3.3 水壓試驗(yàn)

由于管道的特殊性,其運(yùn)行工況多數(shù)是在高溫、高壓之下,因此 “水壓試驗(yàn)”工序是檢驗(yàn)焊縫及整體性能指標(biāo)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。首先要進(jìn)行水質(zhì)檢查,避免Cl等危害元素[6],加入防銹劑等;其次,在管道保壓過程中注意管道自身焊縫或法蘭連接處不能出現(xiàn)變形及泄露情況,水壓試驗(yàn)后內(nèi)部存水要充分放出,干燥要充分徹底。

1.3.4 管道防銹

管道的防銹工作主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一方面是管段內(nèi)表面噴涂水溶性防銹劑;另一方面是外表面涂刷油漆。

管道銹蝕問題在管道到現(xiàn)場(chǎng)后普遍存在,有管道自身防銹或噴砂不到位的原因。有些管道因?yàn)樽陨斫Y(jié)構(gòu)影響,例如高壓進(jìn)汽導(dǎo)汽管存在空間三維S形彎結(jié)構(gòu),噴砂槍打不到某些部位,無法噴砂保護(hù),這部分應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注其內(nèi)表面的清理及擦拭試驗(yàn)結(jié)果。管道外表面油漆一般是3層多遍涂漆,應(yīng)重點(diǎn)保證每層漆膜的厚度、層間要干燥充分及整體表面質(zhì)量。在管道發(fā)貨前,對(duì)管口部位應(yīng)進(jìn)行封堵保護(hù),防止雨水或濕熱空氣進(jìn)入誘發(fā)銹蝕。

2 管道質(zhì)量問題原因分析及處理

在三門核電站1、2號(hào)機(jī)組的管道制造過程中,1號(hào)機(jī)組產(chǎn)生11個(gè)不符合項(xiàng),2號(hào)機(jī)組產(chǎn)生2個(gè)不符合項(xiàng)。因?yàn)楣艿佬枰诤穗娬窘ㄔO(shè)現(xiàn)場(chǎng)安裝,所以其中大部分不符合項(xiàng)都是由發(fā)運(yùn)三門核電站現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)的不符合項(xiàng)轉(zhuǎn)化而來的。

2.1 原材料采購質(zhì)量差

2.1.1 高壓進(jìn)汽導(dǎo)汽管

在采購來的原材料管段中,有些存在來料尺寸短、彎頭角度偏差、橢圓度不良和坡口附近管道壁厚不均勻等情況。

例如三門核電站2號(hào)機(jī)組高壓進(jìn)汽導(dǎo)汽管,其中有兩個(gè)管段,圖紙要求長(zhǎng)度尺寸為4270 mm,現(xiàn)場(chǎng)裝配余量為100 mm,即管段總長(zhǎng)度應(yīng)為4370 mm,但經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)人員實(shí)測(cè)這兩個(gè)管段的長(zhǎng)度分別為4330 mm和 4350 mm。經(jīng)駐廠人員VT目視檢查、尺寸測(cè)量發(fā)現(xiàn),其余管段存在彎頭處角度超差、管段橢圓及管壁厚度不均勻等問題。

經(jīng)過分析,發(fā)現(xiàn)下料車間依據(jù)管道圖紙要求下料存在錯(cuò)誤,導(dǎo)致管段最終下料尺寸偏短。原材料管道預(yù)制時(shí),彎制角度調(diào)整、彎制力度、工裝等要素未達(dá)標(biāo),導(dǎo)致管段彎頭角度超差、橢圓和壁厚不均勻。因此,要求原材料廠家按照?qǐng)D紙尺寸要求對(duì)偏短的管段重新進(jìn)行下料,改進(jìn)彎制工藝和工裝,提前進(jìn)行預(yù)變形處理,保證彎頭角度及管口圓度和均勻性。然后,對(duì)制造后的管段進(jìn)行VT目視檢查和尺寸檢查,借助超聲波測(cè)厚儀對(duì)管壁的壁厚進(jìn)行全方位多點(diǎn)測(cè)量,最終使下料管道原材料達(dá)到了圖紙要求。

2.1.2 管道彈簧支吊架

由分包商承制的三門核電站1號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)管道彈簧支吊架結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。駐廠人員在原材料出廠最終檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)彈簧未經(jīng)過表面處理,存在大量氧化皮,如圖3所示。將彈簧拆出后發(fā)現(xiàn)彈簧兩端面不平,彈簧尺寸不符合技術(shù)要求。由于彈簧支吊架彈簧是安裝在套筒內(nèi)部的,彈簧頂蓋與套筒進(jìn)行焊接[7],彈簧表面存在大量氧化皮,因此必須將彈簧從套筒內(nèi)取出后方可進(jìn)行表面處理。制造廠家將所有套筒及頂蓋割除,把彈簧從套筒內(nèi)取出,對(duì)彈簧進(jìn)行檢查時(shí)又發(fā)現(xiàn)彈簧兩端面不平,出現(xiàn)變形扭曲現(xiàn)象,已經(jīng)不符合技術(shù)要求。

圖2 管道彈簧支吊架結(jié)構(gòu)圖

圖3 彈簧表面氧化嚴(yán)重

經(jīng)過分析,發(fā)現(xiàn)彈簧廠制造廠家沒有嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn),管道彈簧支吊架制造廠沒有嚴(yán)格對(duì)彈簧的尺寸、表面清潔度進(jìn)行檢查,而直接與套筒進(jìn)行安裝,忽視了外購件的產(chǎn)品質(zhì)量。因此,要求彈簧廠制造廠重新對(duì)出現(xiàn)質(zhì)量問題的彈簧進(jìn)行打磨、修正,滿足圖紙及技術(shù)要求后對(duì)彈簧重新進(jìn)行噴砂處理及表面噴漆;重新制造套筒及頂蓋,將彈簧與套筒進(jìn)行裝配,最終頂蓋與套筒進(jìn)行焊接。

為了驗(yàn)證管道彈簧支吊架返修結(jié)果,在汽輪機(jī)管道彈簧支吊架安裝后進(jìn)行彈簧性能試驗(yàn),結(jié)果表明性能試驗(yàn)滿足要求。為了驗(yàn)證彈簧兩端面不平對(duì)彈簧的使用性能影響,需要對(duì)兩端面不平的彈簧進(jìn)行性能試驗(yàn),結(jié)果試驗(yàn)數(shù)值滿足性能要求。

在頂蓋與套筒進(jìn)行焊接后,對(duì)焊縫進(jìn)行目視檢查和PT探傷,按JB/T4730-2005《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》第5部分滲透檢測(cè)中的要求[8],PT檢測(cè)結(jié)果合格,不存在超標(biāo)缺陷。

2.2 管道銹蝕嚴(yán)重

三門核電站1、2號(hào)機(jī)組管道發(fā)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后,發(fā)現(xiàn)其中大部分管道存在銹蝕嚴(yán)重的情況,管道銹蝕問題在不符合項(xiàng)中比較突出。例如1號(hào)機(jī)組高壓進(jìn)汽導(dǎo)汽管2號(hào)管段現(xiàn)場(chǎng)安裝前,外觀檢查發(fā)現(xiàn)1號(hào)機(jī)組高壓進(jìn)汽導(dǎo)汽管的2號(hào)管段內(nèi)生有大量銹蝕。2號(hào)機(jī)組MSR系統(tǒng)部分管道外觀、油漆及包裝狀態(tài)不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,管道內(nèi)表面大面積銹蝕,不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。其原因主要是現(xiàn)場(chǎng)濕熱、鹽霧氣候而誘發(fā)銹蝕;管道存在特殊結(jié)構(gòu),導(dǎo)致管道自身防銹存在盲區(qū)及噴砂不到位的情況發(fā)生。因此,要求制造廠家重新用鋼絲刷去除管道內(nèi)表面存在的鐵銹,待清理干凈后,再重新進(jìn)行噴砂和油漆。

在管道重新噴砂后,采用VT目視檢查的方法仔細(xì)觀察管道表面,尤其是內(nèi)表面死角部位,查看噴砂是否到位;同時(shí)按照標(biāo)準(zhǔn)要求,噴砂后的表面粗糙度需達(dá)到40～75 μm,可采用粗糙度對(duì)比試片或借助粗糙度檢測(cè)儀兩種方式進(jìn)行檢查,最終管段噴砂粗糙度滿足圖紙及技術(shù)要求,噴砂表面均勻性良好。

駐廠人員根據(jù)管段圖紙及技術(shù)要求,對(duì)管道內(nèi)壁、彎管段、坡口、吊耳等部位進(jìn)行擦拭試驗(yàn),化學(xué)分析和油份檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 擦拭試驗(yàn)化學(xué)分析結(jié)果

從表1可以看到,化學(xué)分析和油份檢測(cè)結(jié)果合格。根據(jù)管道圖紙及技術(shù)要求,管道在噴砂4 h內(nèi),外表面需要涂刷一層底漆,漆膜厚度在70 μm;在管道內(nèi)表面涂刷水溶性的防銹劑,按照標(biāo)準(zhǔn)噴涂100 E,厚度要求為20 μm。待外表面油漆及內(nèi)表面防銹劑充分干燥后,采用VT目視檢查、內(nèi)窺鏡檢查等方法,對(duì)油漆、防銹劑表面質(zhì)量進(jìn)行檢查,查看涂刷是否均勻,是否存在流掛、涂刷高低不平、漏涂的情況;同時(shí)采用測(cè)厚儀對(duì)油漆漆膜厚度、防銹劑厚度進(jìn)行測(cè)量,直到符合圖紙及標(biāo)準(zhǔn)要求為止。針對(duì)銹蝕嚴(yán)重的質(zhì)量問題,制造廠家應(yīng)強(qiáng)化生產(chǎn)、質(zhì)檢人員的質(zhì)量意識(shí)[9],將程序執(zhí)行落實(shí)到位;同時(shí)要求供貨商認(rèn)真履行合同,做好管道設(shè)備的驗(yàn)收工作[10]。

3 結(jié) 論

1) 通過對(duì)三門核電站1250 MW核電機(jī)組常規(guī)島不符合要求管道采用焊前預(yù)校形處理、VT目視檢查、尺寸檢查、PT無損檢測(cè)、性能試驗(yàn)方法進(jìn)行檢查和驗(yàn)證,最終保證了管道原材料質(zhì)量符合圖紙和技術(shù)文件的要求。

2) 按照?qǐng)D紙及技術(shù)文件要求對(duì)不符合要求管道進(jìn)行打磨、重新噴砂、油漆和防銹,通過粗糙度對(duì)比試塊、測(cè)量?jī)x等輔助手段,采用VT目視檢查、內(nèi)窺鏡檢查方法進(jìn)行檢查;同時(shí)進(jìn)行擦拭試驗(yàn),經(jīng)化學(xué)分析和油份檢測(cè),結(jié)果驗(yàn)證合格,最終達(dá)到了管道設(shè)備防銹的目的。

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(責(zé)任編輯 侯世春)

Quality control of pipe manufacture for 1250 MW nuclear power unit conventional island and treatments

SUN Xiaoshi, WANG Yuxi

(Heilongjiang Electric Power Research Institute, Harbin 150030, China)

Aiming at the problems in pipe manufacture for 1250 MW nuclear power unit conventional island, the author analyzed the problems in the manufacture, such as poor quality of the purchased raw material, and serious corrosion and so on, according to the manufacturing drawing and technical documents of nuclear power pipes, and proposed the treatments including VT visual inspection, PT nondestructive testing and antirust.The result of chemical analysis and oil detection shows that the improved pipe quality meets the requirement of relevant regulations, raw material pipe quality and antirust.

1250 MW;conventional island;pipe;quality control

2016-01-25;

2016-04-18。

孫小石(1983—), 男, 工程師, 主要從事核電設(shè)備無損檢測(cè)和監(jiān)造工作。

TK223.3

A

2095-6843(2016)05-0451-05