核電閥門是指在核電站中核島N1、常規(guī)島CI和電站輔助設(shè)施BOP系統(tǒng)中使用的閥門。從安全級別上分為核安全Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、非核級。其中核安全Ⅰ級要求。核電閥門在核電站中是使用數(shù)量較多的介質(zhì)輸送控制設(shè)備，是核電站安全運行中的重要組成部分。它的主要作用包括流量調(diào)節(jié)、壓力控制以及隔離管道中的污染物，防止泄漏和放射性物質(zhì)的擴散。”
 

　　核電閥門特性
 

　　01
 

　　數(shù)量繁多核電閥門在核電站中是使用數(shù)量較多的介質(zhì)輸送控制設(shè)備，是核電站安全運行中的重要組成部分。據(jù)統(tǒng)計，一座具有兩臺100萬kW機組的核電站有各類閥門3萬臺。
 

　　02
 

　　品種規(guī)格多閥門種類有閘閥、截止閥、止回閥、蝶閥、安全閥、主蒸汽隔離閥、球閥、隔膜閥、減壓閥和控制閥等十幾個品種。每種閥門又有不同規(guī)格和名稱，例如，蝶閥就有海水襯膠蝶閥、橡膠密封蝶閥、金屬硬密封蝶閥等。
 

　　03
 

　　標(biāo)準(zhǔn)要求高
 

　　核電站用的閥門必須符合RCC-M、ASME標(biāo)準(zhǔn)，特別是安全級閥門。在核電站用的閥門中，有一次冷卻系統(tǒng)使用的閥門，因為這種介質(zhì)的內(nèi)部有放射性的輻射，對閥門的密封極其嚴(yán)格，不允許有一絲的泄漏，也就是要求閥門的可靠性要非常之高?？傊?，核電站用的閥門具有如下特征：
 

　　(1)要求高度的可靠性。
 

　　(2)需采取杜絕泄漏的有力措施。
 

　　(3)其構(gòu)成材料必須選用防止放射性污染的材料，并向高技術(shù)、高參數(shù)、耐強腐蝕、高壽命方向發(fā)展。
 

　　核級閥門制造過程中
 

　　常見質(zhì)量問題及原因分析
 

　　核設(shè)施在調(diào)試運行期間，因閥門質(zhì)量問題導(dǎo)致停機的現(xiàn)象屢有發(fā)生，常見的故障和問題有：內(nèi)、外密封失效、功能失效等情況，給核設(shè)施的安全運行帶來潛在隱患。閥門產(chǎn)品質(zhì)量問題，多因設(shè)計缺陷、制造不良、安裝或使用不當(dāng)造成。據(jù)統(tǒng)計，造成核級閥門質(zhì)量問題的原因多為制造過程質(zhì)量失效所致，其原因為受企業(yè)規(guī)模、管理團(tuán)隊和投資成本等因素影響，使部分企業(yè)在核級質(zhì)保體系建立和運行控制過程中，出現(xiàn)組織機構(gòu)不健全、規(guī)章制度不完善、人員配置不合理、質(zhì)量體系兩層皮、機加能力不匹配、場地環(huán)境不滿足、監(jiān)督管理有漏洞等現(xiàn)象，使生產(chǎn)過程質(zhì)量失穩(wěn)，如原材料鑄鍛件復(fù)驗時，化學(xué)成分中硫磷等元素含量不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，或外觀存在氣孔、砂眼、機械劃痕等缺陷；熱處理過程保溫溫度、時長或加熱速度等不滿足工藝要求；焊接人員無資質(zhì)或焊接過程工藝參數(shù)超差，導(dǎo)致焊縫不合格；機加工過程中，因機床精度調(diào)整不當(dāng)或工裝選擇不當(dāng)，導(dǎo)致零部件位置形狀不合或幾何尺寸超差；裝配環(huán)節(jié)未按零部件順序進(jìn)行裝配，導(dǎo)致閥門試驗時出現(xiàn)泄漏等情況，以致閥門出現(xiàn)返工返修甚至報廢的情況。不穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量給核設(shè)施的安全運行帶來潛在隱患，也為企業(yè)的正常經(jīng)營帶來負(fù)面影響。
 

　　核級閥門制造過程中
 

　　影響因素及控制要點
 

　　依據(jù)閥門制造過程的SIPOC圖，可知影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素主要有人機料法環(huán)測等六個方面，即操作者技能、原材料質(zhì)量、機加工設(shè)備、生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境、工藝文件及測量方式方法等，產(chǎn)品質(zhì)量的波動主要與這些因素的變化相關(guān)聯(lián)，為提高產(chǎn)品制造過程穩(wěn)定可靠，可從這六個方面進(jìn)行分析和控制。
 

01
 

　　人的因素
 

　　生產(chǎn)過程中人因是影響產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的主要因素，人的性格不同，技能水平不同，其工作效率、態(tài)度及對產(chǎn)品質(zhì)量的認(rèn)知就不同。為提高生產(chǎn)效率和過程質(zhì)量，企業(yè)需加強自身核安全文化建設(shè)和質(zhì)量意識培訓(xùn)，建立完善的人員資質(zhì)檔案，對影響產(chǎn)品質(zhì)量的人員進(jìn)行培訓(xùn)、考核上崗。
 

　　02
 

　　機的因素
 

　　設(shè)備可靠性是保證產(chǎn)品機加工質(zhì)量的前提，如機加設(shè)備的選型、刀具規(guī)格及工裝器具匹配度等均會影響零件加工精度。在生產(chǎn)過程中應(yīng)加強設(shè)備的日常維護(hù)和保養(yǎng)，對設(shè)備的關(guān)鍵性能參數(shù)、精度高的計量器具進(jìn)行定期校驗和檢定，以提高設(shè)備的可靠性。
 

　　03
 

　　料的因素
 

　　原材料質(zhì)量是影響產(chǎn)品質(zhì)量的又一要因，如鍛鑄件成型過程中形成的內(nèi)外部缺陷、胚料冶煉過程中的化學(xué)成分含量均會影響零部件的加工質(zhì)量，因此，只有合格的材料投入生產(chǎn)，才能保證后續(xù)加工的順利進(jìn)行。對于安全等級高的核級閥門，可從原材料加工階段開始實施
 

　　04
 

　　法的因素
 

　　工藝規(guī)程中程序是描述產(chǎn)品性能指標(biāo)和規(guī)范作業(yè)流程的文件。程序編制時，應(yīng)充分識別產(chǎn)品適用的標(biāo)準(zhǔn)、性能要求及采規(guī)附件的特殊要求等，并結(jié)合生產(chǎn)工藝方法，編制內(nèi)容完整、適用的技術(shù)文件。同時，落實文件的評審和管理，尤其是圖紙和工藝文件的變更，保證作業(yè)現(xiàn)場使用受控的程序文件。
 

　　05
 

　　環(huán)的因素
 

　　如作業(yè)環(huán)境溫濕度、空間體位、車間清潔度、無損檢測表面光照度等，都能直接或間接的影響工序過程質(zhì)量。因此，對有特殊要求的場所，應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行場地建設(shè)，同時，還要做好生產(chǎn)現(xiàn)場6S管理，為高質(zhì)量生產(chǎn)創(chuàng)造條件。
 

　　06
 

　　測的因素
 

　　閥門制造過程中，測量環(huán)節(jié)是對工序執(zhí)行情況進(jìn)行的獨立驗證，但也是過程質(zhì)量控制的薄弱之處，測量失效往往導(dǎo)致不良產(chǎn)品或缺陷流入下道工序，如測量方式方法不當(dāng)，使用的工器具不合理，計量器具精度失準(zhǔn)等情況，使過程質(zhì)量失去控制。在測量時需驗證測量的方式方法、驗收標(biāo)準(zhǔn)、測量器具等是否滿足測量任務(wù)。
 

　　制造工藝流程分析及控制要點
 

　　由于核級閥門多為回路承壓邊界，流通介質(zhì)和使用工況比較特殊，所以要求閥門在設(shè)計壓力環(huán)境下，其強度、密封和動作等功能均需保持穩(wěn)定可靠。為保證產(chǎn)品質(zhì)量滿足特定要求，需在制造階段做好各生產(chǎn)工序質(zhì)量管控。參照核級閥門生產(chǎn)工藝流程，如圖所示。對影響閥門質(zhì)量特性的關(guān)鍵件和關(guān)鍵工序進(jìn)行辨識，采取合理的控制方法和工具，來保證產(chǎn)品的過程質(zhì)量。
 

圖 | 核級閥門生產(chǎn)工藝流程及控制要素
 

　　01
 

　　原材料質(zhì)量控制
 

　　由于閥門的使用環(huán)境、流通介質(zhì)、承受壓力及耐腐蝕要求不同，選用的材料也不同。一般情況下，多是采用碳鋼、不銹鋼、低合金鋼等材質(zhì)的鍛件或鑄件作為閥門的主體部件，在原材料控制階段，需對鍛件、鑄件、焊材等進(jìn)行材質(zhì)復(fù)驗，以確保各化學(xué)成分滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，對緊固件、等需進(jìn)行強度或無損檢測，同時，需按圖紙要求對實物進(jìn)行外觀、尺寸、數(shù)量等核驗，還需對質(zhì)量文件進(jìn)行審查。
 

　　02
 

　　制造過程質(zhì)量控制
 

　　鍛造。
 

　　鍛造工藝分為自由鍛造和模鍛兩類，在胚料進(jìn)行鍛打之前，需對材質(zhì)進(jìn)行理化試驗，以確保材質(zhì)各化學(xué)成分均滿足要求。鍛打時選擇合適的鍛造比，以便達(dá)到預(yù)定的形狀和尺寸。
 

　　熱處理。
 

　　通過加熱、保溫、冷卻等過程改變材料內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，通常正火多作為碳鋼的最終熱處理方式，調(diào)質(zhì)是淬火加高溫回火的熱處理方式，固溶是常用不銹鋼的熱處理方式。因此，選擇正確的熱處理方式和設(shè)備，是關(guān)系到鍛件熱處理質(zhì)量的關(guān)鍵。
 

　　機加工。
 

　　主要通過機加工設(shè)備對工件的幾何形狀和形位尺寸進(jìn)行改變的過程。同時，工件的外觀質(zhì)量和表面粗糙度也是衡量機加工質(zhì)量的指標(biāo)之一。影響機加過程的因素有：操作者技能水平、機加設(shè)備可靠性及累積誤差的影響。
 

　　焊接。
 

　　焊接主要涉及部件之間的連接焊、密封面堆焊、承壓殼體的補焊等。焊接質(zhì)量是保證閥門運行的關(guān)鍵，焊接前需按焊接內(nèi)容，如焊層厚度、基體材料、填充金屬、焊接位置等編制預(yù)焊接操作規(guī)程(PWPS)，并通過試板焊接和檢驗試樣，測定堆焊層使用性能，并提出工藝評定(PQR)，確認(rèn)焊接操作規(guī)程(WPS)。焊接時需嚴(yán)格按照WPS要求執(zhí)行，需關(guān)注焊接方法、焊接電流、焊接電壓、焊接速度及層間溫度等，并在每道焊縫焊接完成后進(jìn)行自檢。
 

　　無損檢測。
 

　　方法有：目視、滲透、射線、超聲等，其中，閥門鍛鑄件和焊縫的表面外觀質(zhì)量多為目視檢測；閥體鑄件毛坯和承壓件的關(guān)鍵在和承載區(qū)多使用射線檢測；鍛件和焊縫的全體積表面多為超聲和滲透檢測。其中，鍛件超聲檢測在熱處理后進(jìn)行，帶孔、槽和臺階的鍛件，應(yīng)在孔槽臺階加工之前進(jìn)行。
 

　　裝配、試驗。
 

　　閥門裝配是按照圖紙及裝配規(guī)程，將各零部件組裝成閥門的過程，是保證閥門密封性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。裝配前需對零件進(jìn)行光譜檢測以防止混裝，并按照配套表清單和裝配順序進(jìn)行閥門組裝。閥門在總裝完成后需進(jìn)行性能試驗，以檢驗產(chǎn)品是否滿足設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的質(zhì)量要求。主要試驗項目有強度試驗、密封試驗、啟閉動作等，試驗中需重點關(guān)注泵驗設(shè)備完好性、試驗介質(zhì)、測量儀表有效性、試驗壓力、保壓時長及試驗項目的操作順序。
 

　　油漆。
 

　　外表面涂漆可防止鑄鐵、碳素鋼等材料的閥門腐蝕，其影響因素有：油漆工藝文件和人員技能水平。油漆工藝評定時，應(yīng)根據(jù)閥門使用環(huán)境、涂裝要求等因素來確定油漆的底漆、面漆、顏色要求，以及油漆調(diào)和比、噴涂方式、漆膜厚度、固化時間及溫度等，油漆涂裝后需進(jìn)行目視檢查，確保表面無灰塵和氯化物，并按要求進(jìn)行涂層厚度和附著力檢測，確保油漆效果滿足使用要求。
 

　　03
 

　　終檢質(zhì)量控制
 

　　終檢是對閥門產(chǎn)品綜合指標(biāo)進(jìn)行驗收，是產(chǎn)品交付前的工序，影響因素有檢驗員技能和驗收文件。終檢時需按驗收文件，對程序中規(guī)定的每項指標(biāo)逐條核對和檢查。
 

　　04
 

　　過程記錄質(zhì)量控制
 

　　質(zhì)量記錄是對已經(jīng)完成的質(zhì)量活動所留下的記錄，是過程追溯的客觀證據(jù)。由于核級閥門零部件多、生產(chǎn)過程復(fù)雜，對于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的記錄，應(yīng)及時收集匯總，并驗證記錄填寫的準(zhǔn)確性及完整性。
 

　　生產(chǎn)過程質(zhì)量控制措施
 

　　01
 

　　工藝文件控制
 

　　在閥門制造過程中，可通過采用工序路線卡、零件加工過程卡、質(zhì)量計劃等文件來跟蹤生產(chǎn)進(jìn)度和過程控制。工序路線卡能直觀反映出實物的流轉(zhuǎn)情況，零件加工過程卡參照核級閥門生產(chǎn)工藝流程編制，從生產(chǎn)過程的工序“下料”開始，與零件實物同步流轉(zhuǎn)，直至零部件完成加工入庫，均能實現(xiàn)零件制造過程的可追溯性。其中，各工序操作人員、檢驗員等對自身完成的工作情況進(jìn)行自檢并簽字確認(rèn)。
 

　　02
 

　　檢驗監(jiān)督控制
 

　　操作人員作為產(chǎn)品責(zé)任人，個人工作質(zhì)量決定著工序質(zhì)量，也影響著產(chǎn)品最終質(zhì)量，因此操作人員需對自身完成的工作進(jìn)行自檢，下道工序?qū)ι系拦ば虍a(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行互檢，專職檢驗員對每批次零件的加工質(zhì)量進(jìn)行檢驗，以及加強薄弱環(huán)節(jié)的過程巡檢和產(chǎn)品性能的最終檢驗。同時，質(zhì)保人員應(yīng)加強生產(chǎn)過程質(zhì)量控制監(jiān)督的檢查力度和頻度，質(zhì)量控制監(jiān)督可根據(jù)需要采用跟蹤過程監(jiān)督、按質(zhì)量計劃中所選的停工待檢點(H點)和見證點(W點)監(jiān)督、現(xiàn)場巡視、文件審查以及隨機抽查監(jiān)督等方式進(jìn)行監(jiān)督檢查。另外，企業(yè)應(yīng)授予質(zhì)量部門或人員足夠的權(quán)限，對于生產(chǎn)過程中的異常問題，有效實行質(zhì)量否決權(quán)。
 

　　03
 

　　數(shù)據(jù)分析及預(yù)防控制
 

　　運用質(zhì)量工具進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和質(zhì)量趨勢研判，對于質(zhì)量問題頻發(fā)的薄弱環(huán)節(jié)及時采取糾正和預(yù)防措施，使工序處于穩(wěn)定和受控狀態(tài)。同時，在產(chǎn)品制造開工前，對生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的質(zhì)量風(fēng)險點進(jìn)行識別，使用質(zhì)量推演、FEMA分析等工具方法進(jìn)行質(zhì)量失控情景演練及措施驗證。并建立完善的過程質(zhì)量控制體系，采用信息化手段來實現(xiàn)質(zhì)量管理及質(zhì)量預(yù)防工作，如應(yīng)用便捷的質(zhì)量管理在線系統(tǒng)QMS、SAP、MES、ERP等。
 

　　由于核級閥門的質(zhì)量好壞對核設(shè)施安全運行起著重要作用，因此，需要加強對核級閥門生產(chǎn)過程的質(zhì)量管控，企業(yè)需構(gòu)建完善的質(zhì)量控制體系，建立以操作者、檢驗員、質(zhì)量監(jiān)督等人員為防線的屏障；以規(guī)章流程、獎懲機制等管理措施為防線的第二道屏障；以“四個凡事”、“一次把事情做好”等行為準(zhǔn)則為防線的第三道屏障，并以核級閥門生產(chǎn)工藝流程為主線，以工序質(zhì)量控制為重點，形成多層面的防控屏障，來提升核級閥門生產(chǎn)過程的質(zhì)量管控能力，保證閥門質(zhì)量穩(wěn)定可靠。