山東核電設(shè)備制造有限公司是生產(chǎn)設(shè)備的使用者，需要在工作過程中維護(hù)和管理好生產(chǎn)設(shè)備，確保生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)；同時(shí)，公司又是核電設(shè)備的生產(chǎn)制造者，承載著核電裝備質(zhì)量保證的使命，為建造安全高效的核電站貢獻(xiàn)力量。

核電設(shè)備制造質(zhì)量的管理

山東核電設(shè)備制造有限公司

山東核電設(shè)備制造有限公司（以下簡(jiǎn)稱：公司）成立于2007年7月，注冊(cè)資本2.2億元，位于山東省海陽(yáng)市，是由國(guó)家電力投資集團(tuán)公司控股組建的全球首家AP1000核電裝備制造企業(yè)，是AP1000核電“工廠化預(yù)制，模塊化施工”的實(shí)踐者和AP/CAP核電專業(yè)設(shè)備供應(yīng)商，肩負(fù)著AP1000核電相關(guān)關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的歷史使命。

2006年，中國(guó)決定引進(jìn)美國(guó)AP1000核電先進(jìn)技術(shù)。2009年，黨中央、國(guó)務(wù)院確定AP1000技術(shù)為中國(guó)未來核電發(fā)展主要路線。AP1000是當(dāng)前最先進(jìn)的核電技術(shù)之一，該技術(shù)在美國(guó)只是概念設(shè)計(jì)，尚未應(yīng)用于實(shí)踐。中國(guó)浙江三門核電站是全球AP1000核電首堆。

作為首家AP1000核電裝備制造企業(yè)，公司在世界上率先成功掌握了三代核電AP1000/CAP1400鋼制安全殼和模塊制造的先進(jìn)工藝，形成了批量化生產(chǎn)能力，填補(bǔ)了AP/CAP核電相關(guān)設(shè)備領(lǐng)域的空白；一體化頂蓋組件、空氣導(dǎo)流板等產(chǎn)品填補(bǔ)國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品領(lǐng)域空白。

目前，公司核電產(chǎn)品有：鋼制安全殼、結(jié)構(gòu)模塊、機(jī)械模塊、一體化頂蓋組件、空氣導(dǎo)流板、人員閘門、設(shè)備閘門、機(jī)械貫穿件、燃料格架、屏蔽廠房、緊固件等。

一、重視質(zhì)保體系建設(shè)，確保有效運(yùn)行

質(zhì)量是核電設(shè)備的生命線。公司高度重視產(chǎn)品質(zhì)量保證工作。針對(duì)核電設(shè)備制造，公司建立并有效運(yùn)行完善的質(zhì)量保證與資質(zhì)資信體系，包括國(guó)家核安全資質(zhì)體系，美國(guó)ASME資質(zhì)體系，質(zhì)量、環(huán)境、職業(yè)健康安全管理體系，獲得特種設(shè)備設(shè)計(jì)和制造許可證、中國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（檢測(cè)）等資質(zhì)證書。2014年11月通過國(guó)家核安全局審查，成為國(guó)內(nèi)14家民用核安全設(shè)備焊考中心之一。

二、控制生產(chǎn)材料源頭，保證設(shè)備質(zhì)量

生產(chǎn)材料對(duì)核電產(chǎn)品的質(zhì)量保證至關(guān)重要，公司嚴(yán)格按照核電質(zhì)保體系要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，采取駐廠監(jiān)造、材料復(fù)驗(yàn)、功能試驗(yàn)等措施，追溯生產(chǎn)材料的元素構(gòu)成和材質(zhì)保證，確保設(shè)備質(zhì)量。目前，公司擁有電感耦合等離子發(fā)射光譜儀、紅外碳硫分析儀、全自動(dòng)智能壓力分析儀等243臺(tái)材料復(fù)驗(yàn)檢驗(yàn)設(shè)備。

通過參與國(guó)家核電自主化依托項(xiàng)目和后續(xù)項(xiàng)目建設(shè)，公司在確保產(chǎn)品供應(yīng)的同時(shí)，在全球區(qū)域與眾多設(shè)備材料企業(yè)緊密合作，建立了一套較為完整的AP/CAP合格供應(yīng)商體系，合格供應(yīng)商達(dá)129家，涵蓋了金屬材料、化工材料、其他非金屬材料、鍛件、生產(chǎn)設(shè)備、模塊內(nèi)泵閥設(shè)備等多領(lǐng)域，具備了 AP/CAP等堆型相關(guān)核電產(chǎn)品制造和集成能力，充分保障了公司持續(xù)的產(chǎn)品研發(fā)和供應(yīng)。

圖1 外來污染物對(duì)成品涂層影響

圖2 紫外線導(dǎo)致涂層泛黃、開裂

圖3 涂層鼓包

圖4 涂層表面污染

圖5 不銹鋼表面污染

三、堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，保證產(chǎn)品合格

為保證產(chǎn)品質(zhì)量，公司在產(chǎn)品制造前進(jìn)行了充分的技術(shù)準(zhǔn)備，識(shí)別產(chǎn)品制造過程中的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)與影響產(chǎn)品質(zhì)量的技術(shù)難點(diǎn)，進(jìn)一步突破關(guān)鍵技術(shù)，解決技術(shù)問題。目前，公司核電設(shè)備制造過程中影響質(zhì)量的典型問題為制造與安裝過程中的變形和半成品/成品的保護(hù)。

1.核電設(shè)備制造與安裝過程中的變形控制

公司產(chǎn)品制造過程中普遍存在的典型問題為設(shè)備變形。為保證產(chǎn)品尺寸和形狀偏差滿足技術(shù)要求，公司針對(duì)不同的產(chǎn)品采用不同的方式進(jìn)行變形控制。

（1）鋼制安全殼。

筒體環(huán)和封頭體積大、重量大，相對(duì)厚度小，運(yùn)輸、吊裝時(shí)易產(chǎn)生變形。如不解決，容易帶來筒體環(huán)和封頭的變形，從而影響筒體環(huán)和封頭及其他附件的安裝精度，我公司采用八卦梁進(jìn)行吊裝，使筒體環(huán)和封頭各個(gè)截面受力均勻，有效避免了吊裝后筒體和封頭的變形；在此基礎(chǔ)上，我公司積極推進(jìn)設(shè)備裝置的更新?lián)Q代，聯(lián)合有關(guān)單位研制了伸縮吊具，以此解決吊具自身重量過重問題，降低對(duì)起重設(shè)備起重能力的要求，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)核電項(xiàng)目的方便共享。

插入板套管組件焊接時(shí)由于插入板過厚，焊縫填充量大，焊接時(shí)易產(chǎn)生變形。我公司在產(chǎn)品焊接時(shí)，采用防變形工裝，同時(shí)控制焊接速度，采取保溫措施，有效解決了可能的變形問題。

（2）一體化堆頂組件。

一體化堆頂組件三個(gè)圍筒通過卷制成形，筒體直徑較大，壁厚比較薄，筒體直徑公差要求比較嚴(yán)格，公差難以保證。后續(xù)焊接和切割過程中，筒體易發(fā)生變形。我公司采用調(diào)整撐圓器工裝，保證筒體直徑滿足公差要求，后續(xù)的焊接和切割施以撐圓器固定，從而保證了產(chǎn)品形狀。

圖6 可剝涂層照片

圖7 未經(jīng)防護(hù)涂層照片

（3）結(jié)構(gòu)模塊。

結(jié)構(gòu)模塊制造過程中產(chǎn)生變形主要在以下幾個(gè)方面：

1）面板與角鋼焊接變形。在薄面板上焊接多條角鋼，由于焊接量大，冷熱收縮不均容易造成面板組件出現(xiàn)彎扭變形，若不采取矯形措施，面板組對(duì)后平面度無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求。

2）面板組對(duì)變形。面板與面板組對(duì)過程中，由于焊接收縮，組對(duì)偏差等原因造成子組件出現(xiàn)偏扭等變形，從而導(dǎo)致產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)困難甚至無(wú)法組對(duì)。

3）吊裝運(yùn)輸變形。CA子模塊為薄板連接結(jié)構(gòu)，剛度較小，吊裝運(yùn)輸容易產(chǎn)生變形，造成子模塊平面圖和尺寸等超差，影響現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)。

我公司采用以下方式解決模塊制造過程中的變形問題：

1）設(shè)計(jì)和制造反變形工裝和機(jī)械矯形機(jī)，對(duì)面板組焊時(shí)用反變形工裝進(jìn)行調(diào)節(jié)和減少變形量。焊接后用矯形機(jī)進(jìn)行機(jī)械矯形，使鋼板平面度滿足面板組對(duì)要求。

2）面板組焊時(shí)，在合適位置采取臨時(shí)支撐等方式臨時(shí)加固，確保焊接后的面板組件變形在控制范圍內(nèi)，焊接后采取液壓千斤頂?shù)妊b置進(jìn)行矯形，確保產(chǎn)品變形滿足設(shè)計(jì)要求。

3）通過軟件建模分析，找準(zhǔn)CA子模塊重心，根據(jù)重心和模塊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)合理的吊裝組件和方案，確保模塊翻轉(zhuǎn)和裝運(yùn)時(shí)受力均衡，并在運(yùn)輸時(shí)根據(jù)模塊的特點(diǎn)和變形趨勢(shì)，對(duì)模塊進(jìn)行局部臨時(shí)加固，確保吊運(yùn)變形在彈性范圍內(nèi)。目前模塊的制造和吊運(yùn)過程中，變形控制不僅能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且能高于設(shè)計(jì)要求，確保了產(chǎn)品的質(zhì)量。

（4）空氣導(dǎo)流板。

空氣導(dǎo)流板主材為鋁合金，體積大，鉚接量大，鉚接時(shí)易產(chǎn)生變形。如不解決，導(dǎo)流板的裝配精度難以達(dá)到甚至部分區(qū)域無(wú)法進(jìn)行鉚接。鉚接前制造可翻轉(zhuǎn)工裝將工件進(jìn)行固定，避免人工進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。鉚接時(shí)分區(qū)域鉚接，避免在同一區(qū)域連續(xù)鉚接，鉚接后的導(dǎo)流板滿足尺寸要求且未發(fā)生變形。

（5）機(jī)械模塊。

機(jī)械模塊中箱型梁結(jié)構(gòu)采用多種材質(zhì)，由于不同材質(zhì)其性能存在差異，焊接過程中收縮量不同，如果不加以控制，可能導(dǎo)致模塊最終尺寸不符合設(shè)計(jì)要求。我公司通過試驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)反饋，嚴(yán)格控制箱型梁零部件的下料公差，規(guī)范組焊順序，同時(shí)設(shè)計(jì)工裝來控制焊接變形。箱型梁結(jié)構(gòu)最終尺寸滿足機(jī)械模塊整體尺寸公差要求。

2.核電設(shè)備半成品/成品保護(hù)

AP1000核電站采用開頂法建設(shè)，前期制造的設(shè)備成品涂層表面容易出現(xiàn)變色、泛黃，甚至出現(xiàn)開裂和大面積脫落等缺陷，不同程度上影響了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)造成施工成本增加，工程進(jìn)度也受到影響。 主要問題如下：

（1）焊縫坡口保護(hù)問題。

通常采用布基膠帶進(jìn)行坡口保護(hù)，該膠帶在高溫下或長(zhǎng)期附著于鋼板上時(shí)會(huì)存在殘留，焊接施工前須對(duì)坡口進(jìn)行打磨去除，而去除殘留物工作十分困難，降低了施工效率。

（2）油漆表面污染問題。

AP1000核電模塊要求采用環(huán)氧面漆進(jìn)行防腐蝕保護(hù)，該油漆耐候性較差，長(zhǎng)期在紫外線下會(huì)呈現(xiàn)變色、失光、泛黃、開裂和脫落等現(xiàn)象；同時(shí)，在施工過程中，人員踩踏和設(shè)備磕碰容易造成涂層污染和破壞。在水汽的浸泡下，更加快了涂層脫落的風(fēng)險(xiǎn)，主要存在于以下幾個(gè)方面：

1）裝配打磨產(chǎn)生的鐵粉污染。

施工過程中，焊接、噴砂等對(duì)金屬表面打磨時(shí)產(chǎn)生了鐵銹和飛濺物，散落到未遮擋保護(hù)的涂層表面并沉積，在濕度較高時(shí)，表面的鐵粉開始銹蝕，污染涂層表面，長(zhǎng)期腐蝕影響到涂層的防護(hù)作用，造成表面出現(xiàn)大面積散落的點(diǎn)銹和銹蝕坑。

2）紫外線老化。

采用“開頂法”建設(shè)模式，設(shè)備就位后，距離鋼制安全殼頂封頭就位還有較長(zhǎng)時(shí)間。在這段時(shí)間中，設(shè)備始終處于戶外的陽(yáng)光照射下。環(huán)氧漆較差的耐候性，在紫外線下開始老化，表面粉化、失光、變色，隨著老化量的增加，表面漆膜變脆、分子鍵斷裂，呈現(xiàn)出表面漆膜開裂現(xiàn)象。

3）潮濕導(dǎo)致鼓包。

在夏季濕度較高時(shí)，設(shè)備底部長(zhǎng)期浸泡于水中，部分表面長(zhǎng)期掛滿水珠，漆膜具有滲透性，長(zhǎng)期浸泡的表面在水汽入侵后呈現(xiàn)底材返銹現(xiàn)象，導(dǎo)致表面開始鼓包，最終導(dǎo)致涂層表面破損。

4）涂層表面混凝土、灰塵污染。

混凝土施工中，未對(duì)腔室外部的模塊表面防護(hù)涂層進(jìn)行有效的防護(hù)，導(dǎo)致表面沾有混凝土和砂子、灰塵等污染物，長(zhǎng)期污染會(huì)對(duì)防護(hù)涂層的功能產(chǎn)生影響。

5）不銹鋼表面污染問題。

AP1000核電設(shè)備中使用了大量的不銹鋼材料，這些材料在出廠前和拼裝分別完成后進(jìn)行了酸洗，待核島就位后，又會(huì)遭受污染。圖5是核島就位后的CA03模塊，該模塊材質(zhì)為雙相不銹鋼。

通過依托化項(xiàng)目情況分析，我們對(duì)國(guó)內(nèi)外涂層防護(hù)進(jìn)行了調(diào)研，提出了新穎的核電涂料臨時(shí)性保護(hù)方式。通過改進(jìn)可剝涂料的顏色和配方，去除對(duì)涂層和鋼板污染的重金屬元素，提高了柔韌性和附著力，采用的臨時(shí)性防護(hù)涂層具有優(yōu)良的防護(hù)性能，并且容易去除，價(jià)格低廉，涂層經(jīng)過保護(hù)后不存在顏色差異。

該油漆主要由高質(zhì)量合成樹脂而成，耐酸、耐堿、附著力佳，油漆表面平滑，可直接噴上其他油漆，同時(shí)也具有良好的裝飾效果；可以用于暫時(shí)性保護(hù)金屬物體表面防碰撞、防刮傷、防腐蝕、防水、防銹、防污、防塵。采用的可剝離防護(hù)層不含重金屬元素，并且具有優(yōu)良的柔韌性，經(jīng)過紫外線老化和鹽霧試驗(yàn)后依然具有韌性，能夠容易地與底材保護(hù)涂層相剝離，同時(shí)需要具有一定的強(qiáng)度，可避免碰撞、刮除對(duì)涂層造成損傷。

采用無(wú)毒無(wú)危害的可剝離型油漆對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行保護(hù)，該油漆施工后猶如一層熱塑性的塑料膜緊緊粘附于產(chǎn)品的表面，待到施工開始前，用手沿著臨時(shí)性保護(hù)涂層一端撕開，去除可剝離型油漆，不需打磨，便可直接焊接和操作。

圖6、圖7分別為采用可剝涂層防護(hù)后和未經(jīng)防護(hù)的涂層照片，可以看出涂層未經(jīng)防護(hù)后表面造成了大面積的污染，變色和粉化失光，而經(jīng)過可剝涂層防護(hù)后，涂層表面光澤度較好，干凈并保持原色。該工藝保護(hù)的涂層能夠經(jīng)受3-5年的紫外線照射和外來污染物破壞，能夠確保核電站建設(shè)周期的核電設(shè)備的質(zhì)量要求。

目前，公司承擔(dān)的“AP1000鋼制安全殼制造技術(shù)”和“AP1000一體化頂蓋組件制造技術(shù)”兩項(xiàng)國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題通過驗(yàn)收；獲得省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)2項(xiàng)，優(yōu)秀專利獎(jiǎng)8項(xiàng)；參與“鋼制安全殼制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”、“一體化頂蓋組件制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”、“非能動(dòng)壓水堆核電廠鋼制安全殼部件制造及質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)程”等5項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編制。

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