华龙一号安全壳机械贯穿件焊缝无损检测设计变更核安全管理案例分析

王继伟

福建福清核电有限公司 福建 福清 350318

1、前言

设计变更是指对已批准的初步设计文件、技术设计文件或施工图设计文件所进行的修改、完善、优化等活动。建安期间的设计变更可以由设计单位发起，对CFC版的设计图纸或施工文件进行修改；也可以由建安承包商（即施工方）向设计单位发起。在进行设计变更时必须仔细考虑变更所产生的的技术方面的影响[ HAF003 核电厂质量保证安全规定 1991年7月27日 国家和核安全局令第1号发布 1991年修改]。本文通过对典型的现场设计变更案例进行分析，归纳总结了电厂在贯彻安全第一、质量第一的核安全理念所采取的措施，同时提出了设计变更管理方面的经验反馈，为后续华龙一号机组建提供了管理经验。

2、安全壳机械贯穿件设计变更

1）现场设计变更描述

2018年12月，生态环境部华东核与辐射安全监督站专项检查时发现，A电厂5号机组核岛安全壳机械贯穿件现场核级焊缝后取消射线检验的设计变更，设计单位答复以工期延误风险为理由同意该变更。该变更由现场施工单位发起，变更原因描述为：由于双壳间机械贯穿件波纹管与土建套筒焊口距离土建墙体很近，该类焊缝受施工空间影响，焊口返修存在极大困难”，故取消了81个贯穿件该类焊缝的焊后射线检测，以层间渗透检测代替；设计答复“因前期我部建议加短管的方案经现场调研核实后认为存在工程延期风险，故经多方沟通后同意按来文方案执行”。

2）现场设计变更流程

现场设计变更由施工方发起，经监理公司审查、工程总包方施工部门审查、工程总包方设计代表审查，工程总包方设计部门最终确认后，由施工方按照批准的变更单进行施工。A电厂业主作为监管方，对设计变更进行离线抽查。

3、现场设计变更分析

1）无损检测标准依据

按照《反应堆机械贯穿件安装方案》，安全壳机械贯穿件安全等级为核安全2级、规范等级为RCC-M2级；机械贯穿件、贯穿件套筒及膨胀节接头主要形式为对接、角接。RCC-M标准体系焊接卷S7720.1中规定，对于核级设备、储罐中全焊透角焊缝，以及隔离层焊接，如果不能进行射线检验，则进行超声波检验。如果射线检验和超声波检验均不能进行，则每焊三层进行一次渗透检测。对于对接焊缝，由于技术上可以进行体积检测，故没有分层渗透检测的规定。

经核查《碳钢焊接接头无损检验大纲》，针对所有l级焊缝和2级对接焊缝，均要求做100%焊后射线检测；2级角焊缝要求做100%焊后射线检测，无法做射线检测的应做超声检测，超声检测也无法进行的，可以采取层间渗透检测。

2）现场变更存在的问题

我国核安全法规规定，设计变更（包括现场变更）必须制定程序，并仔细考虑变更所生产的技术方面影响，所要求的措施要用文件记载。在进行设计变更时应说明原因。施工单位起草的变更单对于能否实施焊后射线检测的描述不够清晰“焊口返修存在极大困难”并没有真实反映焊后射线检测可达性的实际情况；设计答复也未从技术角度评估射线检测可达情况及层间渗透检测替代焊后射线检测的可行性，仅工期延误风险为理由同意该变更。

4、撤销变更，按照原设计方案开展工作

1）按照原方案开展射线检验

该变更方案未体现前期是否对层间渗透检测代替射线检测所开展内容与分析结论，答复描述缺少射线检测可达情况及层间渗透检测替代焊后射线检测的可行性的技术评估描述，仅描述了未实施加短管的原因。整个设计变更审批环节业主均未进行在线监管。A电厂华龙一号处于建安调试高峰期，为提高全员对核安全的重视，以更高的标准、更严格的要求确保华龙一号建设质量,经对焊缝射线检测可达性进行详细分析，A电厂决策撤销该变更，按照原设计要求对所涉及的81条焊缝全部开展焊后射线检测工作。

射线检验后，发现检测合格率为69%左右，合格率不高。主要缺陷包括夹渣、气孔、未熔合、焊瘤、咬边、凹陷。经分析，产生缺陷直接原因是由于受到墙体、膨胀节对施工空间的影响，限制焊工焊接实施以及道间焊缝熔池的观察，无法及时调整操作手法，影响焊接过程中缺陷定位、处理，以至于产生较多的焊接缺陷。间接原因为焊接过程风险识别不到位，在焊接过程中墙体、膨胀节对施工空间影响大的情况下，缺乏对焊缝质量评估胡过程，未制定有效的措施进行管控。

2）不合格焊缝开展返修处理

按照焊接缺陷产生的原因分析，为便于焊接操纵，保证焊缝返修质量，A电厂制定详细了焊缝返修计划，调整现场调试工作计划、重新安排返修时间窗口、逐步开展返修工作，并对已焊接射线检测不合格需返修的贯穿件焊缝所在附近的墙体进行剔凿处理。通过对土建墙体进行剔凿，为焊缝返修创造更大的实施工空间。经各方努力，81条机械贯穿件焊缝历时5个月全部返修处理完成。

5、举一反三扩大排查

1）现场设计变更排查

针对贯穿件焊缝现场变更处理所存在的问题，为切实做到举一反三，A电厂制定方案、组织对同类设计变更进行了排查。排查范围覆盖了核岛设计相关的、属于核安全物项的现场变更以及不符合项，排查原则分四类，涉及到这四类排查原则的问题均要求开展评估：

原则一：凡是涉及到降低原设计标准的；原则二：变更原因和方案考虑现场进度的；原则三：变更原因为人员资质、设备条件不具备的；原则四：设计答复意见中缺乏明确意见、缺乏明确的设计与技术依据、变更依据或引述理由不当等答复不规范的；

经排查42971项现场设计变更单，共2936项现场设计变更单涉及到排查原则，需要进一步评估。变更单对应的排查原则的数量即评估如下：

2）质保监督检查

在开展设计变更排查的同时，A电厂对华龙一号现场变更与管理的实施情况开展了质保监督检查。监督检查结果表明，A电厂华龙一号现场变更与管理过程基本能按照法规、大纲及相应程序要求实施。但仍然存在程序之间不自洽、过程记录不规范等问题。

6、管理改进

经对华龙一号安全壳机械贯穿件现场设计变更典型案例进行分析，以及后续进行的举一反三排查。A电厂现场设计变更管理主要问题如下：

（1）安全壳机械贯穿件现场设计变更问题根源在于预留焊缝焊接空间不足，导致产生了后续一系列问题；

（2）存在由于工期或进度原因产生的现场设计变更，设计变更原因分析及可行性分析论证不详细，从设计变更单中无法体现“在进行设计变更时必须仔细考虑变更所产生的的技术方面的影响”的法规要求；

（3）A电厂业主对设计变更采取离线抽查的方式进行监督管理，不能第一时间对存在问题的设计变更进行管控。

通过归纳总结现场设计变更存在的问题及产生原因，A电厂提出了以下设计变更管理改进方法：

（1）安排设计人员进行现场踏勘，从设计源头上进行优化，使设计工作贴近现场实际，从源头上减少不必要的设计变更；

（2）A电厂及各级承包商按照核安全重要性对设计变更进行分级管理，将设计变更按照核安全重要性分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类设计变更，Ⅲ类设计变更核安全重要度最高，Ⅱ类设计变更核安全重要度次之，Ⅰ类设计变更未安全无关或非安全及设计变更。

（3）A电厂业主加强设计变更监督职能，对影响核安全许可证文件的设计变更，由A电厂业主进行前置审批，做到事前管控；对Ⅲ类设计变更和Ⅱ类设计变更进行在线审查，做到事中管控；

（4）明确设计变更来源为法律法规要求，国家行政部门及监管单位要求，设计改进，作业条件变化等；明确设计变更不得违反国家法律法规，不得因工期和能力不足等原因提出变更申请；

（5）A电厂和各级建设单位加强核安全文化宣贯；加强核安全文化推进建设，营造良好的核安全文化氛围，不断提升全员的核安全意识，不断将核安全文化融入设计管理、工程建设等各个领域。

7、小结

由于核电工程的复杂性，华龙一号在工程建设过程中会产生大量设计变更，而设计变更文件的质量，将影响华龙一号工程建造质量。作为我国自主三代核电技术和核电“走出去”战略的主力军，必须加强对设计变更的管控，采取一系列有效措施确保建造质量、确保核安全。