法律法规在核级阀门设计制造中的指导和运用

2019-06-06潘红洋沈力强张少君

核安全 2019年2期

潘红洋，沈力强，张少君

（1. 中核苏阀科技实业股份有限公司，苏州 215000；2. 环境保护部华北核与辐射安全监督站，北京 100082；3. 环境保护部核与辐射安全中心，北京 100082）

我国核电行业在近10 年得到了长足的发展，先后有红沿河、宁德、阳江、福清、昌江、田湾、方家山、三门及海阳等核电站开工建设、并网发电。根据北极星电力网统计，目前在建的核电厂功率达21010 MW，如表1 所示。但是随着我国核电站数量的增加，核电安全性也越来越被国家、政府以及普通老百姓重视。保证核电站的安全可控，首先要确保核电站内的各个核安全设备质量安全可靠，而核级阀门作为核电站数量最多、用途最广的设备之一，其质量一直被高度重视。

表1 我国大陆在建核电站Table 1 The nuclear power plants under construction in mainland China

表1 （续）

核级阀门的设计制造活动必须在相关法律法规允许的范围内进行，同时，我国的相关法律法规也在一定程度上指导着核电阀门的设计制造活动，可以说，法规不仅仅是约束，更是指导我国核级阀门的设计制造活动更加安全、可靠的一种保障。

我国现行有效的涉及核安全设备的法律法规有《中华人民共和国核安全法》［1］（以下简称《核安全法》）、《民用核安全设备监督管理条例》［2］（以下简称《条例》）、HAF600 系列法规［4-6］、《HAF003 核电厂质量保证安全规定》（以下简称HAF003）、HAD003系列导则［7-16］以及核安全监管部门的各项通知要求。目前，我国核电设备法规标准可以分为4个层次，如图1所示。

图1 核安全设备法规标准层级Fig.1 Nuclear safety equipment regulatory system

核级阀门的设计制造流程基本上包含了合同签订、编制质保大纲、制定质量计划、产品设计、原材料采购、产品制造、无损检验、出厂试验以及处理不符合项等环节。阀门种类不同，各环节涉及的内容也不尽相同［3］。

1 行政许可

国家对欲从事核级阀门的设计和制造工作的单位设置了入行门槛，单位需要向国家核安全监管部门申请取得相应的设计及制造许可证，《核安全法》第三十六条，《条例》第十二条，HAF601［4］第七条均要求申领民用核安全设备设计、制造或者安装许可证的单位，须向国务院核安全监管部门提出申请。

另外，我国法律法规对各申请单位也提出了资格要求，《条例》第十三条及HAF601 第八条对申请单位提出资格要求。

首先，要具有法人资格，有相近的业绩，且须满5 年以上。其次，必须有相应的专业技术人员，其中，焊接和无损探伤检验人员须有相应资质，对场地和设备也有相应要求。再次，申请单位还必须有完善的符合法规要求的质保体系，监管单位受理后，申请单位必须按照要求制作相应的模拟样机。有了这些门槛，可以将一些不符合要求，或者能力不足的企业拒之门外，从行政许可层面确保了核电的安全可靠。

2 核电项目质保大纲、质量计划编制及备案

通常核级阀门设计和制造单位应编制一份通用核质保大纲，这也是法规所要求的，《条例》第十三条及HAF601第八条中明确要求持证单位须有健全完善的符合核安全监督管理规定的管理制度、质保体系。核质保大纲应符合HAF003、HAD003/01 及相关导则的要求。质量保证大纲是为保证质量而规定的，也是要完成的全部工作总和，包括管理性和技术性的工作。质量保证大纲必须包含对所有影响质量的相关活动所提出的要求，包括记录文件和验证活动。另外，应充分理解质量、质量保证和质量保证大纲的含义，HAD003/01中有明确的定义。

目前，质量计划已经成为保证核级物项达到预期质量要求的一种重要措施载体，如表2所示，被各持证厂家广泛采用。同时，HAD003/08中对质量计划也提出了明确的要求，包括质量计划的形式、要求及所包含的内容。质量计划必须注明制造厂、采购单位的停工待检点，且不得越点操作。

表2 典型质量计划表Table 2 The typical quality control plan

《条例》第二十二条、第二十三条及HAF601第二十八条、第二十九条规定：持证单位在开始设计工作前30 天，须将项目质保大纲及程序清单、质量计划、分包项目清单、技术规格书等文件提交国务院核安全监管部门备案。需要特别指出的是，上述提交核安全监管部门备案的质量保证大纲及质量计划等文件应是经过采购方批准的文件。

虽然相关法律法规要求很全面，但还是存在一些单位对部分条款的理解不够深刻。比如，一些持证单位对核级活动报备、季报年报备案的要求不够清晰，存在漏报、迟报的现象，从而受到了国家核安全局的处罚。根据核安全监管部门的数据显示，近年来，出现了部分持证单位设计及制造活动漏报或事后报的情况，主要涉及一些备件订单，持证单位误以为备件订单无需报备，另外，还出现了一些设计活动在活动开展后才上报，不满足提前30 天的要求。

由于《条例》、HAF601 等法规仅要求按照项目报备质量计划，但是对于质量计划升版后的新版本是否还需要上报并未提及，根据核安全监管部门的监管惯例，笔者认为对于一些核安全监管单位选取了监管要求的质量计划，特别是升版后的质量计划对核安全监管部门的监管有所影响的，新版质量计划必须上报，其他类型建议与监管部门联系沟通后再做决定。

核安全监管部门有权对质量计划中的每一道工序提出监管要求，因此，上报核安全监管部门备案的订单，必须得到监管部门书面监管通知后才可进行下一步工作，以避免核级活动不受监管的情况出现。

3 阀门设计控制

核电阀门设计工作是产品生产的基础，因此，阀门设计控制尤为重要，HAF601要求持证单位在设计工作开始前，必须组织相关人员对设计要求进行消化、分析。另外，持证单位应对接口、验证方式以及设计变更等方面编制相应的控制程序。阀门持证单位应从设计策划、输入、过程、输出、验证、接口及变更7个方面进行控制。

设计策划是设计控制的骨架，HAF003 明确规定设计单位必须制定控制措施，确保规定的设计要求都准确地体现在图纸、程序或细则等文件中。因此，必须详细地编制设计策划，包括重要设备设计人员组成、工作计划、设计输入输出及验证方式等要素。

设计输入是设计控制的基础，HAD003/06中要求设计单位必须制定程序，确保所有设计输入及变更文件是经过批准和受控的。为确保设计活动能正确进行，必须及时提出正确、详细的设计输入。在实际工作中，有很多单位没有把采购方的设计变更作为设计输入的一部分，导致设计结果出现偏差，不符合标准规范或者规格书的要求。设计过程和设计输出是设计控制的核心，必须按规定的程序进行设计活动，HAD003/06 中要求设计单位必须制定管理措施并形成文件，确保相关设计输入都得以落实，同时，这些措施必须包含质保要求。

此外，导则对设计过程使用的计算机程序也提出了相关要求，如设计单位必须编制程序对所使用的计算机程序进行验证。但在工程实践中很多制造类的持证厂家疏忽了此要求，未编制计算机验证程序，也未进行相关验证活动，不符合导则要求，同时，也无法保证计算机输出结果的合规性。

另外，有部分单位的设计输出与设计输入不一致，计算分析报告中的载荷和工况要求不完整，如安全阀的排放反作用力、截断阀的瞬态载荷和试验工况等。

设计验证是设计控制的关键，必须进行相应的设计验证，以确保设计满足所有要求。法规、导则均对设计验证的人员和方法作出了详细的要求。

《条例》和HAF003 均要求持证单位对其设计进行验证，且验证必须由未参与原设计的专业人员进行。同时，HAF601要求持证单位在设计的各个阶段，应要求具有一定设计经验、校核能力且相对独立的验证人员按照经过批准和受控的设计验证方案对设计进行验证。

《条例》中明确了设计验证可以采用设计评审、鉴定试验或者不同于设计中使用的计算方法，同时，HAD003/06 设计验证章节对此作出了详细的解释。

在工程实践中，很多持证单位由于设计人员配置缺失，存在部分设计验证工作由原设计人员完成的情况，从而违反了《条例》及HAF003的规定。另外，还有一些持证单位的设计验证工作由无相关设计经验和校核能力的人员完成，这样不仅无法保证验证的正确性，而且也违反了HAF601的规定。

设计接口是设计控制的重要组成部分，包括外部和内部接口。对于阀门持证单位，外部接口通常指的是阀门单位与采购方、设计院等单位的接口。内部接口通常指的是阀门单位内部部门之间的接口。

HAF003 和HAD003/06均要求持证单位必须建立内、外部接口，明确各方责任，包括接口文件的编制、审核和批准。

设计变更作为设计控制不可缺少的一个环节，其重要性不言而喻，HAF601 和HAF003 要求持证单位在设计活动中，对设计变更采取的控制措施应与原设计相同，设计变更文件的编审批工作必须由原设计同一小组或单位进行。

目前，核级阀门持证单位涉及设计变更块面的问题主要集中在对设计变更应当采取与原设计相同的控制措施，如原设计采用编制、校核、审核及批准4级审核，但是在相应的设计变更时往往只有编制、审核及批准3 级审核，因此，持证单位应完善相关设计变更管理程序，并严格执行。

4 材料采购及验收

核级阀门持证厂家的采购工作非常烦琐，采购量非常大，采购种类也比较多，包括铸件、锻件、棒材、驱动装置、紧固件、密封件、各类标准件以及服务等。因此，采购工作能否做好，对核级阀门的质量起着至关重要的作用，如表3 所示。HAF003 对采购工作包括采购文件、供方评价以及采购物项和服务的控制提出了比较高的要求，为保证在采购物项和服务的文件中包括了法规、标准及相应的采购要求，核级阀门持证单位必须制定措施并形成文件。

表3 核级阀门主要采购件Table 3 The main purchase parts of nuclear valve

导则HAD003/03 从HAF003 的总体要求着手，对核电厂安全重要物项和服务采购的全流程进行了详细的描述和规定。明确了买方和供方的责任，要求买方须将相关质保要求编入采购文件，并传递至下一供方。在开始采购活动前，必须制定采购计划，确定采购方法、时间结点以及各项活动的完成时间。采购方须对供应商进行供方评价，监督和评价供应商对采购要求的履行情况。另外，采购方须验收程序，按照程序要求对供应商进行产品验收。

目前，核级阀门持证厂家在采购块面存在的问题主要集中在供方评价不满足大纲要求，包括评价时间超期、评价内容缺项及评价结果存在误差等情况。另外，持证单位对于物项验收方式不能满足自身的程序要求，比如，程序要求采用源地验收方式，但是往往最终变成了收货检查，所以这也要求持证单位应充分考虑单位、供方及采购物项的实际情况，及时修订或升级采购程序及大纲要求。

5 物项管理

物项管理贯穿于整个核级阀门的生产过程中，是非常重要的一个环节，HAF003对物项的标识、装卸、贮存和运输均做出了相应的要求。持证单位必须制定标识和物项控制的措施，且必须最大可能地使用实体标识，必须制定措施并形成文件，以控制阀门或阀门零部件的装卸、贮存和运输。

目前，核级阀门持证厂家在物项控制方面的要求和规范比较完善，但是执行层面还有待进一步提升，如部分持证单位在产品生产过程中不及时调整零部件批号，仓库中的物项卡片信息与实物不一致等，因此，持证单位应严格按照法律法规以及自身编制的相关程序文件进行操作，同时，应加强日常的检查管理工作。

6 核级阀门制造工艺过程

工艺过程控制是核级阀门生产制造的关键，同时，涵盖的范围也比较广，包括焊接、热处理、无损检验、加工及试验等，特别是一些特殊工艺过程控制，更是保证阀门质量的关键，必须制定相应的操作管理规程指导实际操作。HAF003要求当质量无法通过对成品的检验来验证，且仅取决于其所使用的工艺时，为确保这些工艺由合格的人员、正确的程序和合格的设备来完成，持证单位必须制定相应的措施，也就是目前各持证单位在承接核级订单后，根据采购单位IED（索引文件）清单编制并提交审批的各类工艺规程文件，包括焊接工艺规程、无损检验规程、热处理工艺规程、出厂试验大纲、包装贮存运输规程及油漆工艺规程等。持证单位在编制这些程序前应充分理解采购技术规格书、各类技术标准以及相关的质保要求，避免出现技术要求缺项、漏项、错项的问题。

无损检验是检查材料、焊缝和加工零部件表面和内部缺陷的主要方法，包括射线检验、液体渗透检验、超声波检验、目视检验、涡流检验及磁粉检验等，对人员、设备和方法都有明确的要求，《条例》要求无损检验人员须取得相应的资格证书，同时，HAF602对无损检验人员的证书、考核、法律及监督责任等方面作出了详细的规定，如表4所示。在人员资格方面常出现的问题主要是持证人员所从事的范围与其证书授权不符，比如，HAF602要求Ⅰ级无损检验人员不能独立进行无损检验活动，只能在Ⅱ级或者Ⅲ级人员监督指导下进行，可以对检验结果进行初步评判，但不得出具无损检验报告，但是在实践过程中，部分持证单位的Ⅰ级无损检验人员却进行无损检验规程的编制工作，独立进行无损检验操作，并出具无损检验报告，根据HAF602要求，只有Ⅱ级或者Ⅲ级人员才能进行无损检验规程编制，独立进行无损检验操作，出具无损检验报告。另外，在编制无损检验规程前，应充分消化规格书和标准要求，避免出现错误，如部分持证单位在编制液体渗透检验规程时，规定的最小显像时间小于标准要求、最小光照度小于标准要求及材料厚度要求缺失等问题。

表4 无损检验人员报考资格表Table 4 Qualification requirements for NDT personnel

焊接工艺程序，包括焊接工艺评定，应符合法规和标准要求，《条例》要求焊接操作人员须取得相应的资格证书，HAF603对焊接人员的证书、考核、法律责任及监督等方面作出了详细的规定，持证单位在焊接方面的问题主要集中在焊接人员从事的焊接工作超出了自身证书授权的范围，比如，部分持证单位焊接人员在堆焊截止阀阀瓣硬质合金材料时，硬质合金堆焊并不在其证书授权范围内，直接违反了《条例》和HAF603的要求。

焊接工艺评定应严格按照法规和标准执行，HAF601第二十三条要求制造单位必须按照经过批准和受控的工艺完成必要的工艺评定和工艺试验。在进行焊接工艺评定时应充分考虑产品材料、结构和使用场所等因素，按照标准做好相关的评定试验，避免试验漏项。在实际工作过程中也遇到过此类问题，如某单位产品的焊缝类型均为角焊缝，但其工艺评定的焊缝类型却是对接焊缝，不满足《焊接工艺评定》（NB/T 20002.3—2013）对接焊缝适用于全焊透及部分焊透的要求。角焊缝在产品焊接中为主要形式时，应满足角焊缝试验的要求［22］。

质量计划是工艺过程控制的重要手段，持证单位应编制相应质量计划报采购单位批准，并上报国家核安全监管部门备案。在实际生产制造过程中，质量计划的工序设置往往是出现问题较多且造成的质量后果较严重的环节，存在质量计划要求错误或者遗漏的情况，比如，阀座的质量计划要求阀座液体渗透的范围是密封面及堆焊结合处，如图2所示，但是技术规格要求金属表面应进行液体渗透检验。锻件阀杆的质量计划要求液体渗透范围为球头表面，如图3所示，但是ASME NB-2541要求锻件全部外表面和可达到的内表面都应按NB-2545 磁粉法或NB-2546 液体渗透法进行检测。上述这些问题，正是由于质量计划的错误而导致了实物无损检验存在缺漏，给核级产品埋下了巨大的质量隐患［20，21］。

图2 阀座密封面渗透图Fig.2 Seat seal PT testing

图3 阀杆头部渗透图Fig.3 The head of stem PT testing

另外，为保证核电厂安全重要物项的质量，国家核安全监管部门制定了各设备类别的关键工艺，于2015年12月10日发布了《机械设备设计和制造不能分包的关键工艺和技术（征求意见稿）》［18］（环核设函〔2015〕60 号），并于2016年9月2日正式发布了《民用核安全机械设备设计和制造活动不能分包的关键工艺和技术（2016 年修订）》［17］（国核安发〔2016〕211号），通知规定了阀门的关键工艺为“最终机加工”“装配”“焊接”“功能性试验”，所以上述4类工艺工序，持证单位不能作为分包项，必须由本单位完成。

7 检验、试验

检验、试验都是保障阀门质量的重要手段，包括材料理化性能检验，阀门的出厂性能试验。

检查的目的是为了确保持证单位的相关活动符合法规、标准、规格书的要求，HAF003要求必须编制检查大纲，同时，要求对安全的检查必须由没有参加被检查活动的人员进行。导则HAD003/08 要求在整个制造周期中，必须按照经过批准和受控的书面程序及细则循序地进行检查和试验。

这方面常见的问题是出厂试验顺序，部分单位操作人员为了方便操作，不遵守试验大纲要求，擅自调整试验顺序，导致不符合法规和标准要求，如阀门出厂试验大纲要求先做壳体强度试验，再做密封试验，但是在实际操作时，却先进行密封试验。因此，需要持证单位加强日常的检查工作，必须遵守法律法规。

8 不符合项处理

任何核级阀门持证单位在实际的生产制造过程中难免会出现不符合项，不符合项本身并不可怕，可怕的是对于不符合项的处理和上报不符合法规标准的要求，《条例》和HAF601 均要求持证单位在其相关涉核活动中出现的重大质量问题，须在规定时间内向国家监管部门报告。另外，持证单位须在季报中明确本单位上一季度的不符合项处理清单，在年报中明确上一年度的重大质量问题处理情况。

为进一步明确和规范持证单位的不符合项处理活动，国家核安全局于2016 年4 月27 日发布了《民用核安全设备制造阶段不符合项监督管理要求(试行)》［19］（国核安发〔2016〕 84号），明确了不符合项的分类：一般、较大、重大。其中，较大不符合项必须于发现问题后的10 个工作日内上报华北站，重大不符合项必须于发现问题后的5 个工作日内上报国家核安全局和华北站。

《民用核安全设备制造阶段不符合项监督管理要求(试行)》（国核安发〔2016〕84 号）要求各持证单位应按照本管理要求制定不符合项管理制度，但是部分单位未能执行此要求，没有对其单位已有的不符合项管理程序进行升版修订，增加相应的要求。

9 核安全文化

近年来，国内民众对核安全的呼声越来越高，特别是受到日本福岛核事故的影响，我国政府随即加强了对国内核安全监管的力度，并着力推进国内涉核企业的核安全文化建设，制定了一系列核安全文化建设方案。国家核安全局在《核安全文化政策声明》（国核安发〔2014〕286 号）中明确了核安全文化的定义，但笔者认为核安全文化不应局限于此定义上，核安全文化需要内化于心，外化于形，让安全高于一切的核安全理念成为全社会的自觉行动。

核电安全不仅需要法规的约束，更需要将核安全的理念根植于每一个从事核工业事业人员的内心，让每一个人都能正确认识核安全，让核安全法律法规和核安全文化理念沁入人心［23，24］。