加強緊固件質量管理的要素分析與建議

凌禮恭，路 燕，房永剛，李 晶，李小龍

(環境保護部核與輻射安全中心，北京 100082)

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加強緊固件質量管理的要素分析與建議

凌禮恭，路 燕*，房永剛，李 晶，李小龍

(環境保護部核與輻射安全中心，北京 100082)

本文以國家核安全局發布的有關緊固件質量事件的函件、通知為主線回顧了事件從線索、排查到處理的系列進程?；谑录幚磉^程中遇到的問題，從質量保證、設計、采購、制造、安裝、不符合項管理、檢查和試驗、文件等要素出發，分析了加強緊固件質量管理的改進方向和改進措施。設計應明確緊固件分級和標記、減少規格型號等；采購應注重供方評價，限制最低競價投標等。建議增加緊固件的復驗環節。對按設備類進行管理的緊固件不建議歸類為大宗材料，但仍需要進行復驗。緊固件復驗標準應兼顧不同堆型，除機械性能外不能忽視緊固件表面質量的復驗。復驗單位應具有一定的公信力或者受核安全法規約束。提出了建立專業的核工業緊固件供貨和復驗平臺的構想。

緊固件；質量管理；復驗；核工業

國家核安全局于2015年5月15日向海南核電有限公司、防城港核電有限公司等7家核電營運單位發送了《關于核電廠緊固件造假事件的經驗反饋(2015 年度第三期)》文，要求全面排查××供貨的涉及核安全系統和設備的緊固件，核實質量證明文件的真實性。經各業主排查反饋，發現緊固件質量證明文件確實存在造假，且部分核電廠核安全系統和設備緊固件使用量大。2015年7月24日國家核安全局發布《關于××緊固件有限公司緊固件質量問題處理要求的通知》(環核電函〔2015〕21 號)，指導推進××緊固件質量文件造假事件后續處理工作。通知要求對質量不合格和質量不明的緊固件均應予以更換。各營運單位按通知要求隨即開展在建機組首次裝料前，運行機組大修裝料前的緊固件排查及更換工作。由于緊固件質量事件的處理，不同程度的影響了工程進度或大修周期，同時也帶來了較大的經濟損失。各機組因建造和采購方案的差異，存疑緊固件使用數量和分布各不相同，某機組在建階段安全重要系統使用××緊固件數量統計見表1。后續考慮到核電廠緊固件的質量與性能對于核電廠安全系統和設備執行核安全功能的重要作用，國家核安全局于2016年11月9日發布《關于開展核電廠緊固件核查工作的通知》(國核安發〔2016〕284號)，要求對前期未覆蓋的核安全相關系統和有抗震要求的非核安全系統中安裝的國產緊固件開展核查。

表1 某機組在建階段重要安全系統使用××緊固件數量統計Table 1 Quantity statistics of ×× fastener using in a certain unit’s important safety system

1 加強緊固件質量管理的要素分析

基于HAF003核電廠質量保證安全規定(1991)[1]及HAD003質量保證系列導則(1988)中有關質量保證的大綱、采購、記錄、檢查、設計、制造等關鍵要素[2-7]，下文從核電廠緊固件設計、采購、制造、檢查和試驗、記錄、檢查、文件等要素展開對加強緊固件質量管理的論述。

1.1 設計

在緊固件質量事件的排查處理中，遇到需要界定核安全重要緊固件范圍的問題，無論是以安全重要系統還是以安全重要設備來界定核安全重要緊固件都無法準確描述其范圍，因為安全重要系統和設備中可能均存在非安全級別的部件，包括緊固件。因此在界定排查范圍時，一種可行的表述是屬于核安全重要物項的緊固件。這種表述可行的前提是，設計需要對緊固件的安全級別做出明確的規定。

某機組重要安全系統級核級緊固件使用XX緊固件分布情況統計如圖1所示。目前核電廠緊固件存在材料和型號規格分散，種類繁多、每類數量較少的特點，在此次緊固件排查處理過程中暴露出諸多不利。第一：供貨方投料次數多，單次出貨量少，優質供應商供貨熱情不高，增加采購難度。第二：待復驗批緊固件數量可能不足標準規定的最大數量，增加復驗次數。第三：備品備件不通用，增加備品備件數量和物資調配難度。第四：種類繁多，管理成本增加。因此在緊固件設計時應盡量考慮緊固件的通用性和標準化，消除上述不利因素。

圖1 某機組重要安全系統核級緊固件使用××緊固件分布情況統計Fig.1 Statistical analysis on the distribution of ×× fasteners used in nuclear grade fasteners of important safety system of a certain unit

目前核電廠使用的緊固件，因供應商不同，部分產品沒有廠家識別標識及批次識別碼，給緊固件的質量追蹤、質量核查和物資編碼管理帶來很大困難。因此可考慮從設計開始，規定核安全重要緊固件需明確廠家識別標識及批次識別碼，基于編碼的質量追溯如圖2所示。對于緊固件的安裝要求也應包含在設計文件中。

圖2 基于標志編碼進行的質量追溯Fig.2 Quality tracing based on sign coding

另外，緊固件設計的適用標準應考慮到我國堆型和適用規范的多樣性，為便于對供應商和后續復驗的統一管理以及核電出口的需要，可考慮國內統一核級緊固件設計標準。對于國外設備供貨商需使用緊固件的，可要求其按國內核安全重要緊固件設計標準采購或生產。

1.2 采購

由于大宗緊固件不在國家核安全監管部門核級設備取證名錄中，在現有的工程招投標采購模式下，供應商的市場屬性將過度引入到核電廠的建造中，因此對供應商的管理顯得尤為重要。首先對于供貨商應從技術能力、供貨業績、企業誠信等方面進行合格供方評價；第二、招投標前應進行緊固件成本核算與控制，限制最低競價，防止惡性競爭引發中標企業從偷工減料中降低成本；第三、對于沒有完備能力建立質保體系的中標企業，應進行適當幫扶建立滿足核安全法規及業主質保大綱要求的質量保證體系。

1.3 制造

在緊固件的制造過程中采購方應做好技術交底工作。對制造的關鍵環節，如原材料驗收、熱處理等進行選點見證，考慮到成本問題，可選取數量相對集中的點進行抽查見證，見證期間同時考察核質保體系的運轉情況。對于出廠復驗也可以考慮由采購方推薦復檢單位，協議由檢驗單位同時向制造方和采購方發出檢驗報告，既減少見證環節又能保證復驗結果的有效。制造環節質量提升要點如下圖3所示。

1.4 安裝

在安裝過程中注意按設計文件中安裝要求執行，同時做好過程和完工記錄，便于以后對質量狀況的管理和跟蹤。關于緊固件的安裝，有國標可供參考[8,9]，例如GB/T 16823.2-1997 螺紋緊固件緊固通則、GB/T 16823.3-1997 螺紋緊固件擰緊試驗方法等。

圖3 各制造環節質量提升要點Fig.3 Key points of quality improvement in each manufacturing process

1.5 不符合項管理

緊固件使用面廣，不符合項管理主要強調原因分析、質量分析和經驗反饋，以防止共模失效。在清理同批次問題緊固件時，問題緊固件備品做好封存與實體隔離。在此次緊固件質量事件爆發以前，就已發生多起緊固件質量問題，往往是直接更換及簡單原因分析，甚至沒有原因分析，導致發現大面積質量問題的線索中斷，不能從根本上解決問題。例如某基地兩臺機組RIS泵、EAS泵聯軸器聯接螺栓發生5次斷裂，斷裂時間跨度14個月，歷經兩次改進，涉及材料性能、結構、力矩等。綜上緊固件的不符合項管理關注要點可歸納為如圖4所示的各環節。

圖4 不符合項管理關注要點Fig.4 Key points of non-conformancemanagement

1.6 檢查和試驗

緊固件的出廠檢驗是制造廠對產品的質量證明。在當前國內緊固件行業現狀背景下，對質量證明合格的緊固件入場前或使用前進行復驗，增加一道質量安全防線至關重要，出廠檢驗與復驗的關系如圖5所示。關于復驗的建議在第2節中論述。

圖5 出廠檢驗與復驗的關系Fig.5 Factory inspection and re-inspection

1.7 文件

對于緊固件的安全承諾，營運單位應將其寫入安全分析報告，作為后續設計、制造、安裝等環節的綱領性文件貫徹執行，也便于核安全監管部門進行審評和監督。這也是SRP3.13(2007版)對(螺紋)緊固件安全審查的要求[10]。

2 緊固件的復驗

XX緊固件質量事件體現的是企業誠信問題。營運單位是在保障安全條件下的經濟利益(受到核安全法規、核安全文化意識約束)，而緊固件生產廠是在市場經濟下的逐利經濟行為(違法成本低，主要受企業道德約束)。無需取證的核電物項(包括緊固件)供貨方處于核安全監管盲區，營運單位作為緊固件的采購方，在無法完成供貨方道德層面約束的情景下，只能通過復驗方式，自行建立緊固件質量信譽保障。

2.1 復驗的主體責任與實施

營運單位對核安全負全面責任，因此緊固件復驗責任方應是營運單位。核電建造無論是營運單位總包還是工程公司總包模式，緊固件的采購方都是多元的，如圖6所示，諸如工程總包方、安裝承包商、設備供貨商，其中設備供貨商還會涉及國外廠家。

圖6 緊固件采購的多元化Fig.6 Diversification of fastener procurement

如果將復驗的實施工作都落實到營運單位是最為有利的模式，但從組織機構和機組總體工作量及重要程度考量，業主完成此項工作的難度很大，有些國外供貨商采購或自制的緊固件增加了此項工作的成本。如何既能保證復驗實施的有效，又能使其具有可操作性。營運單位可以向授權工程總包方及一級設備供應商實施緊固件的復驗工作。設備一級供應商為核安全設備取證單位，受相關核安全法規約束，這一觀點對于國外設備一級供應商應同樣適用。工程總包方對建造質量負責，總承包合同對其有很強的約束力。

2.2 按設備類管理的緊固件

在第1節中論述到核安全重要緊固件均需要納入到管理范疇，主要焦點是大宗材料，但屬于核安全重要緊固件里還有一類，例如反應堆壓力容器、主泵的法蘭螺栓、螺母等，這類緊固件安全級別高、質保等級高，按設備進行設計、制造、采購和安裝，其供貨商為取證單位，受核安全法規約束。因此此類緊固件建議不歸類為大宗材料類緊固件但仍然建議進行相應的復驗以再次確證質量，同時也符合國核安發〔2016〕284號文的要求。此類緊固件制造過程信息完整，組批應嚴格按照設計規范執行以保證復驗試樣的代表性。

2.3 復驗標準

關于復驗標準，應兼顧不同堆型、不同規范體系的要求，統一制定國內核安全重要緊固件復驗標準。對于緊固件復驗僅關注機械性能是不夠的，緊固件表面質量對于保證其使用性能也是重要的，在相關檢驗和復驗標準中都有表面質量的要求[11-16]。因此建議在制定復驗標準時，應適當增加表面質量要求的條款。關于復驗抽樣數量可參考美國材料試驗協會ASTM.F1470-12標準，如表2為選取的部分抽樣數量要求。

表2 ASTM.F1470-12緊固件復檢抽樣數量(部分)標準Table 2 ASTM.F1470-12 fasteners re sampling number (part) standard

舉例：某核電廠機組首次裝料后臨時小修期間發現柴油機(LHQ)中冷器與罩殼連接螺栓19顆斷裂(共48顆)，送檢16顆10.9級螺栓(斷裂、未斷裂均有)，組織、成分、硬度均滿足GB/T3098.1-2010要求，但16顆螺栓牙底位置均存在折疊缺陷，不滿足GB/T5779.3-2000-3.6節要求。

2.4 復驗單位

有業內及緊固件行業內專家認為選取有中國合格評定國家認可委員會(CANS)認證的單位進行緊固件的復驗，認證機構同時也應建立核質保體系。筆者認為緊固件的復驗是為了解決質量誠信問題，只要復驗單位的技術能力足夠且具有一定的公信力或者受核安全法規約束，其質保體系能等同于核質保體系即可。由于復驗實施單位的多元化，應向包括工程總承包單位、安裝承包商、設備一級供應商在內的復驗實施單位指定復驗單位。對于國外設備一級供貨商應尋求上述同等要求的復驗機構進行復驗。

3 核工業緊固件供貨及檢測平臺構想

基于我國核電在裝備制造能力提升、核安全文化培育、類似平臺良好實踐、行業協會促進等方面的進步和基礎，提出建立統一平臺的構想，如下圖7所示。

圖7 平臺構想的現實基礎Fig.7 The realistic foundation of platform conception

3.1 供貨平臺

關于緊固件的復驗單位，考慮到國內核電規模和發展進程，可以建立行業內的緊固件檢測公共平臺，國內所有在建核電廠的復驗均由其完成，同時能承擔質量仲裁。平臺的建立可參考無損檢驗人員資格鑒定平臺，充分利用現有資源在國內具備條件的單位考核建立，動態進出。平臺的分散性方便開展復驗工作，同時也保證行業內的公平。建議成立緊固件質量管理委員會，負責平臺的技術指導和考核以及質量仲裁。

3.2 檢測平臺

核安全重要緊固件按機組采購具有型號多，數量相對少，生產、檢驗成本高，外加建議開展的過程質保監督和復驗工作，其采購成本將大幅上漲。從國內整個核工業工程市場來看，緊固件的使用量比較可觀，進行集約化的生產，將大幅降低生產、檢驗、過程監督、復驗工作成本，甚至省去復驗環節。集約化供貨，可以采取以下兩種模式：第一、選擇現有緊固件廠商，進行技術能力、質保體系、核安全文化幫扶，逐漸形成核工業緊固件專業供貨廠商；第二、由國內核工業公司聯合或者單獨成立緊固件生產企業，逐漸形成核工業緊固件品牌。無論采取何種模式，應保障緊固件生產商的利潤空間，否則緊固件的質量可靠性無法保證。

4 結論

核安全重要緊固件質量事件給國內核電機組建造帶來了巨大的經濟損失，教訓深刻。本文從此次質量事件中反思不足，總結經驗，建議緊固件質量管理需要從設計、采購、制造、安裝、不符合項管理、檢查和試驗等環節進行增強和優化。簡言之，緊固件設計應強化通用性和標準化和識別碼；采購應限制最低競價；制造檢驗可考慮第三方檢驗單位對多方履責、安裝強化記錄和按標準作業；不符合項管理強化原因分析和經驗反饋；檢驗和復驗兩條線并行。緊固件的復驗要分清復驗的責任單位、實施單位，建立復驗標準及復驗范圍，選擇適當的復驗單位。呼吁建立專業的核工業緊固件供貨和復驗平臺，凸顯其在成本控制、質保體系運作、質量控制等方面具有的優勢。

[1] 國家核安全局.HAF003核電廠質量保證安全規定(1991)[S].北京:中國法制出版社,1998.

[2] 國家核安全局.HAD003/01核電廠質量保證大綱的制定(1988)[S].北京:中國法制出版社,1998.

[3] 國家核安全局.HAD003/03 核電廠物項和服務采購中的質量保證(1986)[S].北京:中國法制出版社,1998.

[4] 國家核安全局.HAD003/04核電廠質量保證記錄制度(1986)[S].北京:中國法制出版社,1998.

[5] 國家核安全局.HAD003/05 核電廠質量保證監查(1988)[S].北京:中國法制出版社,1998.

[6] 國家核安全局.HAD003/06 核電廠設計中的質量保證(1986)[S].北京:中國法制出版社,1998.

[7] 國家核安全局.HAD003/08 核電廠物項制造中的質量保證(1988)[S].北京:中國法制出版社,1998.

[8] 國家技術監督局.GB/T 16823.2-1997 螺紋緊固件緊固通則[S].北京:北京:中國標準出版社[S].北京：中國標準出版社,1997.

[9] 國家技術監督局.GB/T 16823.3-1997 螺紋緊固件擰緊試驗方法[S].北京：中國標準出版社,1997.

[10] U.S. NUCLEAR REGULATORY COMMISSION.NUREG-0800 STANDARD REVIEW PLAN[R].Washington, D.C.: U.S. NUCLEAR REGULATORY COMMISSION,2007.[11] AFCEN.RCC-M 2002 edition and 2002 addenda.DESIGN AND CONSTRUCTION RULESFOR MECHANICAL COMPONENTS OF PWRNUCLEARISLANDS[S]. Paris:AFCEN,2002.

[12]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB/T90.1-2002緊固件驗收檢查[S].北京：中國標準出版社,2002.

[13] ASTM.F1470-12 Standard Practice for Fastener Sampling for Specified Mechanical Properties and Performance Inspection[S].West conshohocken: ASTM,2012.

[14] 國家質量技術監督局.GB/T 5779.1-2000 緊固件表面缺陷螺栓、螺釘和螺柱一般要求[S].北京：中國標準出版社,2000.

[15] 國家質量技術監督局.GB/T 5779.2-2000 緊固件表面缺陷螺母[S].北京：中國標準出版社,2000.

[16]國家質量技術監督局.GB/T 5779.3-2000 緊固件表面缺陷螺栓、螺釘和螺柱特殊要求[S].北京：中國標準出版社,2000.

Key Element Analysis and Suggestion for Strengthen the Quality Management of Nuclear Power Plant Fasteners

LING Ligong, LU Yan*, FANG Yonggang, LI Jing, LI Xiaolong

(Nuclear and Radiation Safety Center, MEP, Beijing 100082, China)

The clues, investigationsand countermeasure of thefasteners quality incidentare reviewed, along withthe NNSA’sletterand noticeissued about the quality of fasteners. The measures for strengthening the quality management of the fasteners are analyzed basing both on problems in handling the incident and quality assurance elements,such as design, procurement, manufacture, installation etc.It isproposed to increase the reinspection of fasteners. For the equipment category management of the fastener does not recommend classified as bulk materials, butneed to be reinspectedas well.The re-inspection standards for fasteners should take into account various types of NPPs.In addition to mechanical properties, the surface quality of fasteners cannot be ignored. Reinspection unit should have a certain credibility or subject to nuclear safety regulations.An idea of establishingthe professional nuclear industry fasteners supply and reinspection platform is taken.is put forward.

fastener;quality assurance;re-inspection;nuclear industry

2017- 01- 05

2017- 02- 23

國家科技重大專項子課題資助項目，項目編號：2011ZX06004-010

凌禮恭(1985—)，男，湖北麻城人，碩士，工程師，現主要從事核安全審評工作

*通訊作者:路燕，E-mail:luyan@chinansc.cn

TH131.3

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1672- 5360(2017)01- 0015- 06