加强紧固件质量管理的要素分析与建议

凌礼恭，路 燕，房永刚，李 晶，李小龙

(环境保护部核与辐射安全中心，北京 100082)



加强紧固件质量管理的要素分析与建议

凌礼恭，路 燕*，房永刚，李 晶，李小龙

(环境保护部核与辐射安全中心，北京 100082)

本文以国家核安全局发布的有关紧固件质量事件的函件、通知为主线回顾了事件从线索、排查到处理的系列进程。基于事件处理过程中遇到的问题，从质量保证、设计、采购、制造、安装、不符合项管理、检查和试验、文件等要素出发，分析了加强紧固件质量管理的改进方向和改进措施。设计应明确紧固件分级和标记、减少规格型号等；采购应注重供方评价，限制最低竞价投标等。建议增加紧固件的复验环节。对按设备类进行管理的紧固件不建议归类为大宗材料，但仍需要进行复验。紧固件复验标准应兼顾不同堆型，除机械性能外不能忽视紧固件表面质量的复验。复验单位应具有一定的公信力或者受核安全法规约束。提出了建立专业的核工业紧固件供货和复验平台的构想。

紧固件；质量管理；复验；核工业

国家核安全局于2015年5月15日向海南核电有限公司、防城港核电有限公司等7家核电营运单位发送了《关于核电厂紧固件造假事件的经验反馈(2015 年度第三期)》文，要求全面排查××供货的涉及核安全系统和设备的紧固件，核实质量证明文件的真实性。经各业主排查反馈，发现紧固件质量证明文件确实存在造假，且部分核电厂核安全系统和设备紧固件使用量大。2015年7月24日国家核安全局发布《关于××紧固件有限公司紧固件质量问题处理要求的通知》(环核电函〔2015〕21 号)，指导推进××紧固件质量文件造假事件后续处理工作。通知要求对质量不合格和质量不明的紧固件均应予以更换。各营运单位按通知要求随即开展在建机组首次装料前，运行机组大修装料前的紧固件排查及更换工作。由于紧固件质量事件的处理，不同程度的影响了工程进度或大修周期，同时也带来了较大的经济损失。各机组因建造和采购方案的差异，存疑紧固件使用数量和分布各不相同，某机组在建阶段安全重要系统使用××紧固件数量统计见表1。后续考虑到核电厂紧固件的质量与性能对于核电厂安全系统和设备执行核安全功能的重要作用，国家核安全局于2016年11月9日发布《关于开展核电厂紧固件核查工作的通知》(国核安发〔2016〕284号)，要求对前期未覆盖的核安全相关系统和有抗震要求的非核安全系统中安装的国产紧固件开展核查。

表1 某机组在建阶段重要安全系统使用××紧固件数量统计Table 1 Quantity statistics of ×× fastener using in a certain unit’s important safety system

1 加强紧固件质量管理的要素分析

基于HAF003核电厂质量保证安全规定(1991)[1]及HAD003质量保证系列导则(1988)中有关质量保证的大纲、采购、记录、检查、设计、制造等关键要素[2-7]，下文从核电厂紧固件设计、采购、制造、检查和试验、记录、检查、文件等要素展开对加强紧固件质量管理的论述。

1.1 设计

在紧固件质量事件的排查处理中，遇到需要界定核安全重要紧固件范围的问题，无论是以安全重要系统还是以安全重要设备来界定核安全重要紧固件都无法准确描述其范围，因为安全重要系统和设备中可能均存在非安全级别的部件，包括紧固件。因此在界定排查范围时，一种可行的表述是属于核安全重要物项的紧固件。这种表述可行的前提是，设计需要对紧固件的安全级别做出明确的规定。

某机组重要安全系统级核级紧固件使用XX紧固件分布情况统计如图1所示。目前核电厂紧固件存在材料和型号规格分散，种类繁多、每类数量较少的特点，在此次紧固件排查处理过程中暴露出诸多不利。第一：供货方投料次数多，单次出货量少，优质供应商供货热情不高，增加采购难度。第二：待复验批紧固件数量可能不足标准规定的最大数量，增加复验次数。第三：备品备件不通用，增加备品备件数量和物资调配难度。第四：种类繁多，管理成本增加。因此在紧固件设计时应尽量考虑紧固件的通用性和标准化，消除上述不利因素。

图1 某机组重要安全系统核级紧固件使用××紧固件分布情况统计Fig.1 Statistical analysis on the distribution of ×× fasteners used in nuclear grade fasteners of important safety system of a certain unit

目前核电厂使用的紧固件，因供应商不同，部分产品没有厂家识别标识及批次识别码，给紧固件的质量追踪、质量核查和物资编码管理带来很大困难。因此可考虑从设计开始，规定核安全重要紧固件需明确厂家识别标识及批次识别码，基于编码的质量追溯如图2所示。对于紧固件的安装要求也应包含在设计文件中。

图2 基于标志编码进行的质量追溯Fig.2 Quality tracing based on sign coding

另外，紧固件设计的适用标准应考虑到我国堆型和适用规范的多样性，为便于对供应商和后续复验的统一管理以及核电出口的需要，可考虑国内统一核级紧固件设计标准。对于国外设备供货商需使用紧固件的，可要求其按国内核安全重要紧固件设计标准采购或生产。

1.2 采购

由于大宗紧固件不在国家核安全监管部门核级设备取证名录中，在现有的工程招投标采购模式下，供应商的市场属性将过度引入到核电厂的建造中，因此对供应商的管理显得尤为重要。首先对于供货商应从技术能力、供货业绩、企业诚信等方面进行合格供方评价；第二、招投标前应进行紧固件成本核算与控制，限制最低竞价，防止恶性竞争引发中标企业从偷工减料中降低成本；第三、对于没有完备能力建立质保体系的中标企业，应进行适当帮扶建立满足核安全法规及业主质保大纲要求的质量保证体系。

1.3 制造

在紧固件的制造过程中采购方应做好技术交底工作。对制造的关键环节，如原材料验收、热处理等进行选点见证，考虑到成本问题，可选取数量相对集中的点进行抽查见证，见证期间同时考察核质保体系的运转情况。对于出厂复验也可以考虑由采购方推荐复检单位，协议由检验单位同时向制造方和采购方发出检验报告，既减少见证环节又能保证复验结果的有效。制造环节质量提升要点如下图3所示。

1.4 安装

在安装过程中注意按设计文件中安装要求执行，同时做好过程和完工记录，便于以后对质量状况的管理和跟踪。关于紧固件的安装，有国标可供参考[8,9]，例如GB/T 16823.2-1997 螺纹紧固件紧固通则、GB/T 16823.3-1997 螺纹紧固件拧紧试验方法等。

图3 各制造环节质量提升要点Fig.3 Key points of quality improvement in each manufacturing process

1.5 不符合项管理

紧固件使用面广，不符合项管理主要强调原因分析、质量分析和经验反馈，以防止共模失效。在清理同批次问题紧固件时，问题紧固件备品做好封存与实体隔离。在此次紧固件质量事件爆发以前，就已发生多起紧固件质量问题，往往是直接更换及简单原因分析，甚至没有原因分析，导致发现大面积质量问题的线索中断，不能从根本上解决问题。例如某基地两台机组RIS泵、EAS泵联轴器联接螺栓发生5次断裂，断裂时间跨度14个月，历经两次改进，涉及材料性能、结构、力矩等。综上紧固件的不符合项管理关注要点可归纳为如图4所示的各环节。

图4 不符合项管理关注要点Fig.4 Key points of non-conformancemanagement

1.6 检查和试验

紧固件的出厂检验是制造厂对产品的质量证明。在当前国内紧固件行业现状背景下，对质量证明合格的紧固件入场前或使用前进行复验，增加一道质量安全防线至关重要，出厂检验与复验的关系如图5所示。关于复验的建议在第2节中论述。

图5 出厂检验与复验的关系Fig.5 Factory inspection and re-inspection

1.7 文件

对于紧固件的安全承诺，营运单位应将其写入安全分析报告，作为后续设计、制造、安装等环节的纲领性文件贯彻执行，也便于核安全监管部门进行审评和监督。这也是SRP3.13(2007版)对(螺纹)紧固件安全审查的要求[10]。

2 紧固件的复验

XX紧固件质量事件体现的是企业诚信问题。营运单位是在保障安全条件下的经济利益(受到核安全法规、核安全文化意识约束)，而紧固件生产厂是在市场经济下的逐利经济行为(违法成本低，主要受企业道德约束)。无需取证的核电物项(包括紧固件)供货方处于核安全监管盲区，营运单位作为紧固件的采购方，在无法完成供货方道德层面约束的情景下，只能通过复验方式，自行建立紧固件质量信誉保障。

2.1 复验的主体责任与实施

营运单位对核安全负全面责任，因此紧固件复验责任方应是营运单位。核电建造无论是营运单位总包还是工程公司总包模式，紧固件的采购方都是多元的，如图6所示，诸如工程总包方、安装承包商、设备供货商，其中设备供货商还会涉及国外厂家。

图6 紧固件采购的多元化Fig.6 Diversification of fastener procurement

如果将复验的实施工作都落实到营运单位是最为有利的模式，但从组织机构和机组总体工作量及重要程度考量，业主完成此项工作的难度很大，有些国外供货商采购或自制的紧固件增加了此项工作的成本。如何既能保证复验实施的有效，又能使其具有可操作性。营运单位可以向授权工程总包方及一级设备供应商实施紧固件的复验工作。设备一级供应商为核安全设备取证单位，受相关核安全法规约束，这一观点对于国外设备一级供应商应同样适用。工程总包方对建造质量负责，总承包合同对其有很强的约束力。

2.2 按设备类管理的紧固件

在第1节中论述到核安全重要紧固件均需要纳入到管理范畴，主要焦点是大宗材料，但属于核安全重要紧固件里还有一类，例如反应堆压力容器、主泵的法兰螺栓、螺母等，这类紧固件安全级别高、质保等级高，按设备进行设计、制造、采购和安装，其供货商为取证单位，受核安全法规约束。因此此类紧固件建议不归类为大宗材料类紧固件但仍然建议进行相应的复验以再次确证质量，同时也符合国核安发〔2016〕284号文的要求。此类紧固件制造过程信息完整，组批应严格按照设计规范执行以保证复验试样的代表性。

2.3 复验标准

关于复验标准，应兼顾不同堆型、不同规范体系的要求，统一制定国内核安全重要紧固件复验标准。对于紧固件复验仅关注机械性能是不够的，紧固件表面质量对于保证其使用性能也是重要的，在相关检验和复验标准中都有表面质量的要求[11-16]。因此建议在制定复验标准时，应适当增加表面质量要求的条款。关于复验抽样数量可参考美国材料试验协会ASTM.F1470-12标准，如表2为选取的部分抽样数量要求。

表2 ASTM.F1470-12紧固件复检抽样数量(部分)标准Table 2 ASTM.F1470-12 fasteners re sampling number (part) standard

举例：某核电厂机组首次装料后临时小修期间发现柴油机(LHQ)中冷器与罩壳连接螺栓19颗断裂(共48颗)，送检16颗10.9级螺栓(断裂、未断裂均有)，组织、成分、硬度均满足GB/T3098.1-2010要求，但16颗螺栓牙底位置均存在折叠缺陷，不满足GB/T5779.3-2000-3.6节要求。

2.4 复验单位

有业内及紧固件行业内专家认为选取有中国合格评定国家认可委员会(CANS)认证的单位进行紧固件的复验，认证机构同时也应建立核质保体系。笔者认为紧固件的复验是为了解决质量诚信问题，只要复验单位的技术能力足够且具有一定的公信力或者受核安全法规约束，其质保体系能等同于核质保体系即可。由于复验实施单位的多元化，应向包括工程总承包单位、安装承包商、设备一级供应商在内的复验实施单位指定复验单位。对于国外设备一级供货商应寻求上述同等要求的复验机构进行复验。

3 核工业紧固件供货及检测平台构想

基于我国核电在装备制造能力提升、核安全文化培育、类似平台良好实践、行业协会促进等方面的进步和基础，提出建立统一平台的构想，如下图7所示。

图7 平台构想的现实基础Fig.7 The realistic foundation of platform conception

3.1 供货平台

关于紧固件的复验单位，考虑到国内核电规模和发展进程，可以建立行业内的紧固件检测公共平台，国内所有在建核电厂的复验均由其完成，同时能承担质量仲裁。平台的建立可参考无损检验人员资格鉴定平台，充分利用现有资源在国内具备条件的单位考核建立，动态进出。平台的分散性方便开展复验工作，同时也保证行业内的公平。建议成立紧固件质量管理委员会，负责平台的技术指导和考核以及质量仲裁。

3.2 检测平台

核安全重要紧固件按机组采购具有型号多，数量相对少，生产、检验成本高，外加建议开展的过程质保监督和复验工作，其采购成本将大幅上涨。从国内整个核工业工程市场来看，紧固件的使用量比较可观，进行集约化的生产，将大幅降低生产、检验、过程监督、复验工作成本，甚至省去复验环节。集约化供货，可以采取以下两种模式：第一、选择现有紧固件厂商，进行技术能力、质保体系、核安全文化帮扶，逐渐形成核工业紧固件专业供货厂商；第二、由国内核工业公司联合或者单独成立紧固件生产企业，逐渐形成核工业紧固件品牌。无论采取何种模式，应保障紧固件生产商的利润空间，否则紧固件的质量可靠性无法保证。

4 结论

核安全重要紧固件质量事件给国内核电机组建造带来了巨大的经济损失，教训深刻。本文从此次质量事件中反思不足，总结经验，建议紧固件质量管理需要从设计、采购、制造、安装、不符合项管理、检查和试验等环节进行增强和优化。简言之，紧固件设计应强化通用性和标准化和识别码；采购应限制最低竞价；制造检验可考虑第三方检验单位对多方履责、安装强化记录和按标准作业；不符合项管理强化原因分析和经验反馈；检验和复验两条线并行。紧固件的复验要分清复验的责任单位、实施单位，建立复验标准及复验范围，选择适当的复验单位。呼吁建立专业的核工业紧固件供货和复验平台，凸显其在成本控制、质保体系运作、质量控制等方面具有的优势。

[1] 国家核安全局.HAF003核电厂质量保证安全规定(1991)[S].北京:中国法制出版社,1998.

[2] 国家核安全局.HAD003/01核电厂质量保证大纲的制定(1988)[S].北京:中国法制出版社,1998.

[3] 国家核安全局.HAD003/03 核电厂物项和服务采购中的质量保证(1986)[S].北京:中国法制出版社,1998.

[4] 国家核安全局.HAD003/04核电厂质量保证记录制度(1986)[S].北京:中国法制出版社,1998.

[5] 国家核安全局.HAD003/05 核电厂质量保证监查(1988)[S].北京:中国法制出版社,1998.

[6] 国家核安全局.HAD003/06 核电厂设计中的质量保证(1986)[S].北京:中国法制出版社,1998.

[7] 国家核安全局.HAD003/08 核电厂物项制造中的质量保证(1988)[S].北京:中国法制出版社,1998.

[8] 国家技术监督局.GB/T 16823.2-1997 螺纹紧固件紧固通则[S].北京:北京:中国标准出版社[S].北京：中国标准出版社,1997.

[9] 国家技术监督局.GB/T 16823.3-1997 螺纹紧固件拧紧试验方法[S].北京：中国标准出版社,1997.

[10] U.S. NUCLEAR REGULATORY COMMISSION.NUREG-0800 STANDARD REVIEW PLAN[R].Washington, D.C.: U.S. NUCLEAR REGULATORY COMMISSION,2007.[11] AFCEN.RCC-M 2002 edition and 2002 addenda.DESIGN AND CONSTRUCTION RULESFOR MECHANICAL COMPONENTS OF PWRNUCLEARISLANDS[S]. Paris:AFCEN,2002.

[12]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T90.1-2002紧固件验收检查[S].北京：中国标准出版社,2002.

[13] ASTM.F1470-12 Standard Practice for Fastener Sampling for Specified Mechanical Properties and Performance Inspection[S].West conshohocken: ASTM,2012.

[14] 国家质量技术监督局.GB/T 5779.1-2000 紧固件表面缺陷螺栓、螺钉和螺柱一般要求[S].北京：中国标准出版社,2000.

[15] 国家质量技术监督局.GB/T 5779.2-2000 紧固件表面缺陷螺母[S].北京：中国标准出版社,2000.

[16]国家质量技术监督局.GB/T 5779.3-2000 紧固件表面缺陷螺栓、螺钉和螺柱特殊要求[S].北京：中国标准出版社,2000.

Key Element Analysis and Suggestion for Strengthen the Quality Management of Nuclear Power Plant Fasteners

LING Ligong, LU Yan*, FANG Yonggang, LI Jing, LI Xiaolong

(Nuclear and Radiation Safety Center, MEP, Beijing 100082, China)

The clues, investigationsand countermeasure of thefasteners quality incidentare reviewed, along withthe NNSA’sletterand noticeissued about the quality of fasteners. The measures for strengthening the quality management of the fasteners are analyzed basing both on problems in handling the incident and quality assurance elements,such as design, procurement, manufacture, installation etc.It isproposed to increase the reinspection of fasteners. For the equipment category management of the fastener does not recommend classified as bulk materials, butneed to be reinspectedas well.The re-inspection standards for fasteners should take into account various types of NPPs.In addition to mechanical properties, the surface quality of fasteners cannot be ignored. Reinspection unit should have a certain credibility or subject to nuclear safety regulations.An idea of establishingthe professional nuclear industry fasteners supply and reinspection platform is taken.is put forward.

fastener;quality assurance;re-inspection;nuclear industry

2017- 01- 05

2017- 02- 23

国家科技重大专项子课题资助项目，项目编号：2011ZX06004-010

凌礼恭(1985—)，男，湖北麻城人，硕士，工程师，现主要从事核安全审评工作

*通讯作者:路燕，E-mail:luyan@chinansc.cn

TH131.3

C

1672- 5360(2017)01- 0015- 06