高温气冷堆乏燃料贮存系统竖井井口埋件制作的质量控制

摘 要：主要介绍了高温气冷堆核电站示范工程乏燃料貯存系统竖井井口埋件（以下简称“竖井井口埋件”）的质量控制，对影响竖井井口埋件制作质量的因素进行了分析，总结了其中的关键影响因素，并针对这些因素提出了一系列质量控制措施，以确保井口埋件的制作达到设计精度要求。

关键词：高温气冷堆;竖井井口埋件;制作;质量控制

0    引言

为了不影响竖井井口埋件的安装施工，必须做好竖井井口埋件制作过程的质量控制。基于此，按照设计制作精度要求，对竖井井口埋件制作的关键工艺重点进行质量控制，避免质量问题的发生，为后续安装施工活动提供有利保障，以满足乏燃料贮存系统的使用功能要求。

1    高温气冷堆乏燃料贮存系统功能及竖井井口埋件简介

乏燃料贮存系统的主要任务是接收从反应堆堆芯卸出的乏燃料元件，并贮存在反应堆厂房内的乏燃料贮存库中。竖井井口埋件位于乏燃料厂房贮存库中，共计56个，其下部连接56个乏燃料储罐，与放置其中的“竖井井盖”共同构成竖井集密封、开启、屏蔽射线于一体的功能性结构，为乏燃料的贮存和转运提供了良好的环境。因其服务对象是带有强放射性的燃料，所以该系统直接关系到反应堆运行的经济性和安全性。

该竖井井口埋件与其他普通埋件的制作要求差异较大，如表1所示。

2    竖井井口埋件制作的技术参数要求及关键工艺

2.1    竖井井口埋件制作的技术参数要求

竖井井口埋件制作主要技术参数要求如下：

（1）竖井井口埋件内径（上段筒节内径1 840 mm，中下段筒节内径1 800 mm）的允许偏差为±2 mm;

（2）竖井井口埋件各筒节之间的同轴度？准1.6 mm;

（3）竖井井口埋件圆柱度？准2 mm;

（4）竖井井口埋件整体高度（1 500 mm）偏差为±3 mm。

2.2    竖井井口埋件制作的关键工艺

竖井井口埋件制作工艺分为：竖井井口埋件工装制作、上中下筒节制作（图1）、内部工装安装、各段筒节之间的焊接、竖井井口埋件外形尺寸调整及测量、竖井井口埋件机加工、酸洗钝化及成品保护。

竖井井口埋件制作的关键工艺为板材下料及卷制、中段筒节制作、各段筒节之间焊接。

主要难点：中段筒节制作及各段筒节之间焊接控制。

3    竖井井口埋件制作的质量控制

3.1    竖井井口埋件制作前的质量控制

竖井井口埋件制作前对先决条件进行检查，以保证人、机、料、法、环五个方面均能满足相应要求。

（1）人员作为施工活动的主要因素，容易产生质量风险及质量隐患，参与施工活动的人员为与质量相关的人员。在施工准备前，对人员资格、人员培训及安全技术交底等方面进行检查，各施工工种经培训后，授权资格满足施工要求，交底人员能够覆盖整个施工活动。

（2）对所使用的工机具、设备进行检查，确保工机具、设备的完好性，尤其是施工中所使用的计量器具，要将其与检定证书进行核对，保证计量器具在使用周期内。

（3）竖井井口埋件制作材料为不锈钢材质（022Cr19Ni10），板材厚度（上、下段δ=10 mm，中段δ=30 mm）不同，要对其相应材料检验报告进行检查，以确保所使用的材料符合制作要求。同时，在施工过程中对所使用的其他材料一并进行检查，如内部工装材料、焊接填充材料、酸洗钝化材料等。

（4）对竖井井口埋件施工所使用的技术文件进行检查，确保为最新版本的受控文件，如图纸、变更、方案、交底、质量计划、质量施工记录等。

（5）如竖井井口埋件制作时期为冬季，应对施工环境进行检查，预制车间内要做好防风、防雨雪等措施，保证施工环境满足施工要求。

3.2    竖井井口埋件制作过程的质量控制

按照竖井井口埋件制作施工工序要求及关键施工制作难点，重点对中段筒节制作、各筒节之间焊接施工进行质量控制，以满足设计技术参数要求。

3.2.1    中段筒节制作的质量控制

中段筒节制作要严格控制内径、圆柱度，防止中段筒节与上下段筒节组对、焊接后发生变形，不能满足各筒节之间的同轴度（？准1.6 mm）精度要求。

中段筒节材料为δ=30 mm不锈钢板，在板材下料切割时，对下料过程进行控制，切割时起弧应在废料侧，避免直接在所使用的材料上起弧，重新起弧同样应在废料侧，以保证原材料的质量。

中段筒节板材在卷板前需对其上下两端进行坡口加工（图2），为与上下段筒节焊接施工做好施工准备。在坡口加工时，对所使用的工机具进行检查，确保工机具的完好性，同时，对施工所使用的砂轮片（不锈钢专用）进行检查，禁止碳钢砂轮片与不锈钢砂轮片混用，破坏母材的使用功能。

中段筒节卷板加工时，检查卷板机的设备完好性，检查设备标志、进场验收记录等，并检查该设备加工板材厚度的范围。为避免超范围加工，造成板材加工后周长过长，不能满足技术条件要求，从而导致中段筒节不能满足制作内径允许偏差为±2 mm、筒节圆柱度2 mm的精度要求，在卷制完成后，对表面质量进行检查，保证材料表面无压痕。

中段筒节焊接前检查内部工装材料的使用情况，保证不锈钢隔离板防护到位，避免碳钢与不锈钢污染。检查内部工装固定的完好性，以免筒节在焊接过程中因受热而产生变形。中段筒节纵焊缝焊接过程中，按照焊接工艺要求在焊工人员资格、焊材使用、保温筒及焊机的标定情况、焊接电流、电压控制等方面进行监控，确保不会发生人员超范围施工的情况，设备检定符合要求，避免焊接过程中较大的热输出造成筒节变形的问题。在制作完成后，用内径千分尺对筒节内径进行测量，保证中段筒节制作内径满足制作精度要求。

3.2.2    上、中、下各段筒节之间焊接施工的质量控制

竖井井口埋件各段筒节之间焊接施工是其制作的重要环节，各段筒节材料厚度（上、下段δ=10 mm，中段δ=30 mm）不同，对内径尺寸（偏差±2 mm）、整体高度（偏差±3 mm）等尺寸精度要求高;焊接时应采取防变形措施，如对称焊、反变形等措施，控制焊接变形，保证制作精度满足技术条件要求。

各段筒节在预制完成后进行整体组对焊接工作。在焊接前及焊接过程中，对测量活动进行质量控制，从测量人员资格管理、测量设备检定情况、各段筒节高度测量记录等方面进行检查，保证竖井井口埋件制作完成后整体高度满足制作精度要求。

严格控制竖井井口埋件各段筒节之间的焊接施工活动，在各段筒節组对焊接时，检查相邻两段筒节纵焊缝位置，纵焊缝需错开120°左右，避免产生十字交叉焊缝，以免影响竖井井口埋件的焊接质量。因竖井井口埋件内径大，焊接过程中对环焊缝的焊接顺序要严格控制，每道焊缝由多名焊工同时进行对称焊接，对焊接过程的焊材、电流、电压进行控制，以免产生焊接变形。同时，在焊缝正面焊接完成后，检查焊缝背部清根处理情况，避免出现焊接缺陷，如夹渣、未焊透等质量问题。整体焊接预制完成后，用内径千分尺对竖井井口埋件上、中、下各段内径进行检查，每段筒节以“米字型”进行取点测量，保证每段内径能够满足制作精度要求。

3.2.3    竖井井口埋件机加工的质量控制

因现场施工条件限制，竖井井口埋件制作要求极高，现场制作不能满足竖井井口埋件制作精度要求，所以外部委托厂家进行机加工施工。因操作人员为厂家人员，加工前检查该厂家服务供方评价情况，检查其服务质保等级、加工范围等。同时，对厂家人员资格、设备及使用计量器具、机加工质量计划、安全技术交底情况等方面进行检查，确保加工先决条件满足技术条件要求。

厂家机加工所使用的工装与预制工装完全不同，需拆除内部工装（图3）后更换外部工装。检查厂家编制的机加工质量计划，对加工平台上的工装调整进行检查，竖井井口埋件放置在加工机床后进行测量和调整，确保符合竖井井口埋件制作的尺寸要求，如调整不到位，在拆除内部工装时容易引起变形。检查车床所测量竖井井口埋件的垂直度和圆柱度数据记录，与制作精度参数进行核对，所测量参数符合要求后，恢复竖井井口埋件内部工装，做好碳钢与不锈钢隔离检查，避免造成污染。如测量结果不符合制作精度要求，则对竖井井口埋件进行机加工，并对加工后的测量结果与制作精度参数进行核对检查。

3.3    竖井井口埋件制作完成后的质量控制

竖井井口埋件在制作完成后，对其成品保护情况进行检查。车间内成品区应有明显标志，竖井井口埋件放置在垫平的木方上面，木方上不得有油污、铁屑、铁钉或其他可能使不锈钢发生污染的杂物，成品区内需覆盖篷布，严禁相邻的埋件相互叠压而造成埋件变形。

4    结语

通过对竖井井口埋件制作关键工艺的质量控制，预制完成的56个竖井井口埋件符合设计制作精度要求。经内部测量和外部机加工，竖井井口埋件各项参数满足设计要求。在制作前进行施工难点分析，并在过程中进行管控，在成品预制完成后，做好相应的成品保护工作，可防止造成材料的污染、变形。

竖井井口埋件制作可以在板材的选择上进行改进，上、中、下段板材厚度均选择为δ=30 mm。同样厚度的板材焊接施工与不同厚度板材焊接施工相比，减少了焊接变形的风险。在机加工过程中，如出现切削量过大的情况，仍可以满足竖井井口埋件尺寸精度要求;同时，既能保证制作质量，又能保证施工进度。高温气冷堆示范工程乏燃料贮存系统竖井井口埋件制作的成功，为类似工程建设提供了良好的制作经验和改进建议，也为后续集团公司推行60万kW高温气冷堆工程建设打下了坚实的基础。

[参考文献]

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[4] 陈春鹏.项目安装施工质量管理研究——以天铁冷轧视频监控系统安装为例[D].济南：山东大学，2011.

收稿日期：2021-03-03

作者简介：王印（1985—），男，辽宁昌图人，工程师，从事核电安装质量管理工作。