AP1000核電機(jī)組壓接管道脫口建造質(zhì)量事件原因分析

鹿松

本文介紹了某AP1000核電機(jī)組工程壓接管道的施工，并對(duì)施工過程中，出現(xiàn)的壓接口脫口的建造質(zhì)量事件，進(jìn)行深入的分析和評(píng)估。同時(shí)，有針對(duì)性地對(duì)后續(xù)該類型管道施工，提出了改進(jìn)建議，為AP1000核電機(jī)組的模塊化管道施工，提供了借鑒和指導(dǎo)。

一、AP1000核電機(jī)組CAS系統(tǒng)概述

1.CAS系統(tǒng)功能

AP1000壓縮空氣系統(tǒng)（CAS）分為3個(gè)子系統(tǒng)，分別為儀用壓空子系統(tǒng)、廠用壓空子系統(tǒng)以及高能壓空子系統(tǒng)。儀用壓空子系統(tǒng)為氣動(dòng)閥和儀表提供壓縮空氣；廠用壓空子系統(tǒng)分配到各個(gè)接口，為全廠氣動(dòng)工具和氣動(dòng)泵提供壓縮空氣；高能壓空子系統(tǒng)為主控室應(yīng)急居留系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)出口斷路器以及消防設(shè)備站提供壓縮空氣。

2.CAS系統(tǒng)管道施工特點(diǎn)

儀用壓空子系統(tǒng)分別采用304L不銹鋼管道和維特利管道。廠用壓空子系統(tǒng)采用A106碳鋼管道。高壓壓空子系統(tǒng)采用A335合金鋼。其中，維特利管道采用壓接工藝，需要專用的維特利接頭以及專用壓接工具，其安裝技術(shù)應(yīng)用較少，對(duì)操作工人的要求較高。

二、CAS系統(tǒng)壓接管道脫口建造質(zhì)量事件描述

2014年7月，某AP1000核電施工現(xiàn)場，在進(jìn)行CAS系統(tǒng)調(diào)試過程中，連續(xù)3天發(fā)生三起CAS系統(tǒng)維特利管道脫口爆開的質(zhì)量事件。出現(xiàn)脫口的非核級(jí)管段及彎頭的規(guī)格型號(hào)均為1”，材質(zhì)均為不銹鋼，屬于維特利廠家生產(chǎn)的專用維特利管道。

三、CAS系統(tǒng)壓接管道質(zhì)量事件原因分析

1.質(zhì)量事件原因調(diào)查

以下從人、機(jī)、料、法（程序）、環(huán)五個(gè)方面對(duì)該問題進(jìn)行調(diào)查和分析，具體情況詳述如下：

（1）人員

經(jīng)查看相關(guān)的管道安裝交底記錄及培訓(xùn)記錄，施工人員均參加了維特利廠家開展的管道安裝培訓(xùn)。

（2）機(jī)具

安裝時(shí)使用的壓合工具的型號(hào)為PFT506，該工具為維特利廠家配備的專用工具。為了進(jìn)一步驗(yàn)證管道壓接使用合格的壓合工具，分別選擇了一個(gè)“1”的和一個(gè)“2”的管道進(jìn)行壓接試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果滿足要求。

（3）材料

維特利管道及管件的供貨商為維特利管道設(shè)備（大連）有限公司，該公司為現(xiàn)場施工承包商的合格供方。該批次材料均入廠驗(yàn)收檢查合格。

（4）程序

核對(duì)《管道安裝程序》，其內(nèi)包含管道壓接的施工流程及技術(shù)要求。但在管道安裝的“管道安裝檢查記錄”表格中，未體現(xiàn)管道插入深度檢查項(xiàng)，在形成的安裝記錄中未體現(xiàn)實(shí)際插入深度值。

（5）環(huán)境

廠家配備的專用壓合工具的使用手冊(cè)及維特利管道安裝的相關(guān)設(shè)計(jì)文件中，均無工具使用及管道施工的環(huán)境要求（如，溫度、濕度等）。核島管道壓接時(shí)存在施工位置狹窄，不能兩至三個(gè)人同時(shí)操作，管道壓接時(shí)使用的壓合工具較重（達(dá)20斤），管道壓接至少需要兩個(gè)人配合，部分操作難度較大的地方，需要3-4人操作，才能保證管道及管件的水平及垂直度，以便于按照正確的壓接位置進(jìn)行壓接。

2.質(zhì)量事件原因分析

在對(duì)人、機(jī)、料、法、環(huán)，各施工要素進(jìn)行深入調(diào)查和分析后，整理并匯總?cè)缦略蚍治觯?/p>

（1）直接原因

經(jīng)綜合調(diào)查上述施工要素，壓接管道的插入深度不夠是造成CAS管道脫口的直接原因。如果按程序要求1寸維特利管道插入深度25mm，可以在壓接處有明顯溝槽，根部呈向外張開喇叭形狀。

現(xiàn)場已脫口的管道，其插入深度分別為10mm～15mm，比要求的插入深度少。管道的插入深度不足，導(dǎo)致在管道壓接過程中,無法形成溝槽和喇叭形狀。造成了CAS管道的脫口。

（2）根本原因

①現(xiàn)場施工承包商為按照程序要求對(duì)管道壓接連接

根據(jù)《管道安裝程序》中的規(guī)定，管道壓接時(shí)，其插入深度必須采用壓接標(biāo)記模具或尺子進(jìn)行測量，并在管子上畫線標(biāo)記。而現(xiàn)場施工承包商施工班組，未按程序或交底的要求畫線標(biāo)記，插入深度不夠的情況下即對(duì)管道壓接，導(dǎo)致壓接過程中,無法在管道根部形成溝槽和喇叭狀。所以，未按程序和安全技術(shù)交底要求施工是造成CAS管道脫口的根本原因。

②現(xiàn)場施工承包商質(zhì)量監(jiān)督失效

現(xiàn)場施工承包商的質(zhì)量監(jiān)督人員未嚴(yán)格按照程序履行監(jiān)督控制職責(zé)，未對(duì)所選擇的控制點(diǎn)進(jìn)行有效檢查督，未對(duì)全部管口標(biāo)記線檢查。在未確認(rèn)全部管道插入深度達(dá)到規(guī)定要求的情況下，即在ITP上簽字，驗(yàn)收通過。

（3）間接原因

①現(xiàn)場施工承包商經(jīng)驗(yàn)欠缺

由于壓接工藝首次在國內(nèi)核電廠使用，人員無壓接經(jīng)驗(yàn)可循，對(duì)于壓接過程中技術(shù)要點(diǎn)理解不深刻，負(fù)責(zé)相關(guān)工作的技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)不足。CNF在試壓過程中發(fā)生脫管后，管道隊(duì)及技術(shù)人員未能及時(shí)提出質(zhì)疑，查找管道脫口的原因，向廠家提出技術(shù)澄清或?qū)で蠹夹g(shù)支持，沒有對(duì)暴露出來的問題引起足夠的重視。在不明事故原因的情況下，放任質(zhì)量隱患存在現(xiàn)場，擴(kuò)大了本次管道脫口事件的影響范圍。

②施工程序存在缺陷

《管道安裝程序》中包含管道壓接的施工流程及技術(shù)要求，但在“管道安裝檢查記錄”中缺少插入深度的檢查項(xiàng)，在形成的安裝記錄中未體現(xiàn)實(shí)際插入的深度值。由于管道安裝工作程序的缺陷，促使現(xiàn)場施工承包商和質(zhì)量監(jiān)督人員未能充分理解壓接的技術(shù)特點(diǎn)。

③總承包管理單位監(jiān)督深度不足

總承包管理單位的質(zhì)量監(jiān)督人員在ITP消點(diǎn)過程中，未對(duì)管道標(biāo)記和插入深度提出質(zhì)疑，檢查見證屏障被突破。其審核程序不到位，沒有對(duì)工作程序中存在的缺陷提出質(zhì)疑。

四、質(zhì)量事件處理

1.創(chuàng)新CAS壓接口插入深度檢測方法

經(jīng)初步統(tǒng)計(jì)，該核電單臺(tái)機(jī)組約有3000余道維特利壓接管道接口。對(duì)安裝管道內(nèi)部進(jìn)行檢測，如，按常規(guī)方法，需要進(jìn)行射線拍片檢查壓接深度。按當(dāng)時(shí)的現(xiàn)場人力、物力配置，需要150天時(shí)間。另外，還有部分壓接口因安裝位置的限制，滿足不了射線拍片的要求。

經(jīng)對(duì)各種檢測方法的研究分析后，發(fā)現(xiàn)超聲表面波是一種只能在固體物質(zhì)表面?zhèn)鬏數(shù)牟?，并且表面波傳輸時(shí)隨著傳播深度的增加超聲波能量急劇下降。表面波只能在固體中傳播，超聲波遇到聲阻抗不同的兩種介質(zhì)（壓接管與空氣）分界面時(shí)會(huì)發(fā)生反射這一特征，來對(duì)壓接口深度進(jìn)行測量。當(dāng)表面波傳播到有阻礙傳播并且阻礙面與超聲波的傳播方向垂直時(shí)能形成反射，反射的超聲波可以在超聲波探傷儀中讀出探頭距離反射面的距離。根據(jù)此原理，經(jīng)現(xiàn)場經(jīng)過深入理論分析和試驗(yàn)操作后，采用超聲波表面波進(jìn)行壓接口深度測量，在20天的時(shí)間內(nèi)，即完成了現(xiàn)場全部壓接口的檢測工作，比采用射線拍片測量節(jié)省130余天時(shí)間。

2.改變壓接管道質(zhì)量監(jiān)督方法

為了保證壓接口管道插入深度外觀的有效檢查，核電建設(shè)施工現(xiàn)場對(duì)該類管道的建造質(zhì)量監(jiān)督方法，進(jìn)行了全面提升。當(dāng)該類管道安裝過程中，再增加一道檢查線，該線在25mm線距離之外，以保證壓接后，壓接口外面始終有記號(hào)線，可以進(jìn)行驗(yàn)證管道插入深度。與此同時(shí)，在管道安裝施工檢查記錄中，增加管道插入審查的檢查記錄。便于質(zhì)量監(jiān)督和管理人員，對(duì)內(nèi)頁文件的審查和抽檢。

3.以此為鑒，全面提升施工人員和管理人員綜合素質(zhì)

維特利壓接管道，使用在AP1000核電機(jī)組的CAS壓空系統(tǒng)中，屬于國內(nèi)核電建設(shè)項(xiàng)目中的首次采用?，F(xiàn)場施工承包商和管理單位以此次建造質(zhì)量事件為契機(jī)，全面總結(jié)針對(duì)新工藝、新技術(shù)、新材料應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)反饋，組織全員學(xué)習(xí)，并開展核安全文化理念的培訓(xùn)，形成了一整套“三新”施工應(yīng)用的管理流程。為后續(xù)AP1000核電機(jī)組建造的順利進(jìn)行，打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

五、結(jié)語

經(jīng)過核電參建各方的共同努力，某AP1000核電現(xiàn)場壓接管道脫口的建造質(zhì)量事件，已全面完成了整改。在維特利壓接管道插入深度檢測、不合格接口返工等處理過程中，現(xiàn)場施工克服了安裝作業(yè)空間有限、管道安裝要求高等施工難點(diǎn)，積累了寶貴的壓接管道安裝經(jīng)驗(yàn)。

對(duì)于AP1000核電機(jī)組的建造，沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可以參照。尤其面對(duì)“三新”施工應(yīng)用的管理，必然會(huì)遇到許多新的難題。新技術(shù)、新工藝、新材料的應(yīng)用是未來核電廠建設(shè)的趨勢(shì)，相信通過某AP1000核電機(jī)組壓接管道脫口建造質(zhì)量事件的全面經(jīng)驗(yàn)反饋、人員素質(zhì)提升，以及管理流程梳理提升后，后續(xù)AP1000核電機(jī)組的施工和組織實(shí)施，會(huì)更加完善和順利。