核电厂反应堆压力容器性能试料切取及分解浅析

徐爽

中核辽宁核电有限公司 辽宁葫芦岛 125112

反应堆压力容器是核电站关键设备，因内部存在高温、高压、高辐射等极端恶劣环境，其材料会随辐射导致内部性能发生变化。该设备制造过程的每一步都需严格控制，确保质量和进度，为后续核电的稳定、持续运行，提供良好保障[1]。

性能试验是检测锻件机械性能的最直接手段，也是考评锻件质量综合指标的有效方式之一，如何从锻件上取下最能代表锻件性能的试料？试料分解及加工过程中监造人员应如何把握见证关键点？本文结合国内设备制造厂的见证经验进行简要分析。

1 性能试料的切取

锻件制造厂通常利用落锤、冲击、拉伸等试验方式来评判锻件的机械性能，试验所用的试料均由锻件本体取下。对于核电项目，设计文件要求采用机械加工方法或气割（需去除热影响区）将试料取下，考虑到气割火焰对试料附近区域的热影响，极易造成试验数据失真，通常各锻件制造厂采用机械加工方法切取试料。

1.1 试料位置和标准的要求

核电厂反应堆压力容器锻件的取料过程应严格按照标准规范及制造大纲的要求进行，基本分为普通锻件及特厚且复杂锻件两类，并有相应要求，反应堆压力容器中的整体顶盖、接管段法兰端等锻件的取料方式即可归入特厚且复杂锻件的种类。

1.2 锻件取料位置

大型核电设备锻件采用两端取料的方式（接管段需增加接管口取料），即水口端（S端）、冒口端（M端）分别切取两块性能试料，每端性能试料相隔180°，且两块水口端试料的连线与两块冒口端试料的连线垂直。

2 取料环节监造的注意事项

监造见证，主要从“人机料法环”五方面出发，即在操作人员资质、机械设备检验合格有效期、试样状态合规性、技术支持文件为最新版本且生效以及环境符合等内容全部满足要求的情况下方可开展见证工序[2]。

切取性能试料以划线为起点，主要包括划线（位置确认）、试料切取、加工、分解及标识、试样还原加工、试样最终标识等环节组成。

2.1 试料划线

划线见证是质量控制的预防环节，主要为防止工艺图与制造大纲不符以及划线人员依据工艺划线时出现错误，车间人员根据现场工艺进行划线，如果工艺发生错误或者划线错误，可及时纠正。这一步主要见证过程中需对划线位置尺寸、试料尺寸和标识等进行核实。

2.2 切取见证

试料切取见证是质量控制的确认环节，检查加工过程是否按照划线标记执行，在取料现场见证试料由锻件本体取下并打印记后，试料转入下一环节。若试料切取完毕不及时打钢印可能会出现如操作人员轮换后不能确认相应试料的情况。

2.3 试料分解、划线

试料取下后，铣去表面排钻痕迹，驻厂人员对试料的印记、完整性等一系列内容进行检查，之后继续划线以区分出落锤、冲击、拉伸、金相等试样的区域，这是质量控制的预防环节。通过核对工艺图纸和制造大纲试样分解图的一致性，消除工艺错误。核对实际划线情况同制造大纲试样分解图，同时应关注切削预留刀口尺寸，主要核对内容包括试样的数目和排布，试样的方向，冲击试样的开口方向等。

试料的机械性能参数和取样位置关系密切，锻件靠近热处理表面的位置由于淬透性较好，机械性能亦相应提高，会造成其试验结果优于大纲要求取样位置性能指标的情况，所以此步见证对锻件机械性能试验结果的准确性至关重要，监造过程中必须严格控制。以接管段接管口取料为例，试料分解成小块后，以某三代核电技术为例，根据ASMENB-2223.1，需见证试料中心线距离热处理表面是否满足T/4。因涉及弧度问题，见证该工序一定要注意圆弧顶点位置距离试料中心线是否满足T/4的要求。

某制造厂锻件取样阶段，制造大纲要求试样中心线距热处理表面为40mm。实际取样过程中，试样中心线距热处理表面仅不到30mm；且拉伸、落锤、冲击试样不在同一中心线，测试数据对比，两种取样方式均满足验收标准，但靠近热处理表面的试样拉伸、冲击试验数据均明显优于正确取样位置，其中正确取样位置抗拉强度为506.79MPa，而错误取样位置抗拉强度为557.8MPa。所以需要严格控制取样位置并在试料分解过程中控制试样分布及方向，如发现不一致需重新取样。

为对试样分布及方向有细致把握，监造人员通常要求操作工按照工艺图将试样片切好后将划试料方位线。因试样片在外观上已与之前自锻件本体取下的试料有较大差别，见证过程中极易将试样方向混淆，故见证时需仔细对照制造大纲中的试样分布图，查看试样的分布、方向是否符合要求，并配合试料还原法进行验证。

2.4 试料分解后还原见证

根据以往监造经验，为检验试料加工过程中的完整性、正确性，试样分解完成后最好进行还原见证，也就是将切好的试样块、边角料及余料重新拼合起来，拼凑成整个试料形状；另外需对试样块的钢印进行确认，确保可区分其来源信息；同时对余料上的钢印信息也需重点关注，防止复试时余料无法辨别。

3 结语

本文对核电厂反应堆压力容器锻件切取性能试料的操作方法及监造过程中需要注意的事项进行详细分析，为监造人员见证取料工序提供了参考和借鉴。通过本文，驻厂监造人员可对核电厂反应堆压力容器锻件试料分解、加工过程中的关键点有更加精准的把握，从而保证试验试样能够反应最真实的锻件机械性能，为降低质量风险，把好核电厂核电主设备质量关提供有力保障！