浅谈核级锻造管件的质量控制要点

孙建民

中国核电工程有限公司 北京 100048

核级管件是核电站用大宗材料的重要组成部分，为核电站管道系统建设的主要结构材料，其产品的质量好坏直接影响到核电站工艺管道系统的安全，对管道系统运行质量与安全有着重要的影响[1]。核级管件是核电厂承压边界的一部分,列入国家核安全局民用核安全设备监管目录，从事核级管件制造的厂家需取得国家核安全局发放的制造许可证，国家规定工程总承包单位要对核级管件进行监造。

1 核级管件的概念

1.1 定义

核级管件是核电站管道系统中起到连接、控制、变向、分流等作用的零部件的统称，一般安装在核岛内的各个系统内，通常有三通、弯头、异径管、大小头等，按照成型工艺不同，一般通过分为焊接制、锻造、推制等形式管件，本文主要介绍锻造成型管件。

1.2 核级锻造管件的参数

M310机组所用的核级管件主要参数：核安全等级1、2、3级，质保等级QA1、QA2、QA3级。

2 核级锻造管件主要制造工艺

目前核级锻造管件的主要通过热模锻来成型，或者通过直接机加工成型。

3 核级管件的监造质量控制要点

3.1 原材料的控制

锻造管件所用原材料一般为锻棒或者圆钢。原材料的质量直接影响核级管件的制造质量，是质量保证工作的重点，也是监造的基础性工作。对原材料的检查，包括相关质量文件的齐全、有效、准确，满足技术条件的要求，对于有复验要求的原材料应审核复验报告的完整性、齐全性、有效性，需要标注锻造方向的要检查主锻造方向的标注情况。核电用管件原材料还应特别注意以下两点：原材料代用的检查。在开工检查的过程中重点检查是否存在材料代用情况，如有材料代用必须按照程序要求，在制造活动开展前提交设计澄清。如为国家核安全局监管原材料，如核1级锻件须提交质量计划。

3.2 锻造管件的成型过程控制

以奥氏体不锈钢锻造管件为例，锻造奥氏体不锈钢锻制管件在整个制造过程需要经受多次热循环，在热模锻的过程中有可能会由于奥氏体晶粒长大导致力学性能下降。随炉试样代表产品性能指标，随炉试样要模拟锻件的整个热循环，因此要重点对热模锻成形前的加热循环阶段进行检查是否按照相关的锻造大纲要求进行。锻造管件的尺寸主要通过精加工保证，因此要重点对成品管件与图纸的符合性进行检查。

3.3 管件的热处理过程控制

（1）热处理工艺的准确性核实。在热处理前要对供应商提交的热处理工艺规程进行检查，主要检查规程的编制和审批情况，热处理规程的执行版本需是最新版本，且盖供应商受控章。不锈钢的热处理方式一般为固溶热处理，碳钢一般情况下为正火热处理，检查规程中规定的热处理工艺和上游文件是否一致，重点对于温度的允许偏差进行检查。检查操作人员的资质情况，热处理时间和曲线的检查检查工序执行所使用的设备、仪器、耗材等的符合性，按照要求，应该对炉温控制系统进行定期标定。

（2）热处理分炉的检查。装炉规格数量严格按分炉清单，不同材质、不同原材料批次的管件不能混装入同炉处理，且规格相同但RCC-M级别不同的管件，除非级别较低的管件用原材料是按照级别较高管件用原材料的要求进行了超声检测，否则也不得进行同炉热处理。同炉热处理管件壁厚之差不得超过3mm。需要重点关注的是，同时要检查随炉试样的代表性，确保代表管件力学性能的随炉试样与成品一起经受热处理。

3.4 取样的控制

核级管件的性能指标是靠取得的样品来进行一系列的理化性能来体现的，取样是否正确显得非常关键，是管件质量控制的环节中的重中之重。一般核电用管件的碳钢原材料为法标A42AP与P280GH材料，不锈钢为Z2CN18-10，不同的原材料取样的位置和取样的方法是有所不同，在工程实际中搞混比较常见。

（1）取样的文件控制。在取样现场所需文件（程序、图纸、工艺）是否齐全、有效。尤其是取样图要严格按照不同项目，不同材质，不同规格进行编制，在取样前监造人员对取样图进行检查和确认。

（2）取样的过程控制。在确认取样图没有问题后，重点对取样的过程进行控制，主要对取样的数量，检查取样的方向，检查取样的位置，取样的尺寸进行控制。

在实际的执行过程中，取样的位置和取样的方向是出问题较多的地方，针对不同合同，不同材质的管件的专用取样图，实际控制过程要严格按照取样图和上游文件的规定进行取样。

3.5 理化试验的控制

核级管件的理化试验试验内容一般包括：化学成分分析、室温拉伸试验、高温拉伸试验、冲击性能、硬度、晶粒度检验、晶间腐蚀试验、宏观、微观金相分析等，理化试验的控制主要从以下几个方面开展：在理化实验前应该确认试验方法、试样的位置及取样方向应符合要求，试验人员、校核和审核人员具有相应级别的技术资格证书，所有需检定的仪器仪表要经国家授权机构检定合格，并在有效期内[2]。理化试验操作过程要满足标准、规程的规定和要求，若试验不合格，关注重新取样的要求，若试验理化试验不能满足试验要求或其他原因导致需要重新热处理时，应关注标准、技术条件、规程等是否允许重新热处理及允许重新热处理的次数，试验结束后，督促负责试验的部门编制报告，并审查报告的正确性、完整性。

4 核级管件在法律法规方面的特殊规定

4.1 资质监管

核级管件为国家核安全局监管设备，因此从事核级管件的制造商，需要取得相关的制造许可证，从事核级管件的无损检测人员按照HAF602要求取得相关资质。

4.2 关键工序的控制

根据国核安发[2016]211号文《关于发布〈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）〉的通知》，核级管件的推制、压制、模锻、最终机加工、焊接、热处理环节为不可分包的关键工序，因此监造人员在质量控制的过程中重点要对供应商的遵守法律法规方面进行重点监控，防止违法行为的产生。