加强紧固件质量管理的要素分析与建议...

导读

作者：凌礼恭，路 燕* ，房永刚，李 晶，李小龙 ( 环境保护部核与辐射安全中心，北京 100082)

来源：《核安全》2017年3月

摘要：本文以国家核安全局发布的有关紧固件质量事件的函件、通知为主线回顾了事 件从线索、排查到处理的系列进程。基于事件处理过程中遇到的问题，从质量保证、 设计、采购、制造、安装、不符合项管理、检查和试验、文件等要素出发，分析了加 强紧固件质量管理的改进方向和改进措施。设计应明确紧固件分级和标记、减少规格 型号等; 采购应注重供方评价，限制最低竞价投标等。建议增加紧固件的复验环节。对按设备类进行管理的紧固件不建议归类为大宗材料，但仍需要进行复验。紧固件复 验标准应兼顾不同堆型，除机械性能外不能忽视紧固件表面质量的复验。复验单位应 具有一定的公信力或者受核安全法规约束。提出了建立专业的核工业紧固件供货和复 验平台的构想。

    国家核安全局于 2015 年 5 月 15 日向海南核 电有限公司、防城港核电有限公司等 7 家核电营 运单位发送了 《关于核电厂紧固件造假事件的经 验反馈 ( 2015 年度第三期) 》文，要求全面排查 × × 供货的涉及核安全系统和设备的紧固件，核 实质量证明文件的真实性。经各业主排查反馈， 发现紧固件质量证明文件确实存在造假，且部分 核电厂核安全系统和设备紧固件使用量大。2015 年 7 月 24 日国家核安全局发布 《关于 × × 紧固 件有限公司紧固件质量问题处理要求的通知》 ( 环核电函 〔2015〕21 号) ，指导推进 × × 紧固 件质量文件造假事件后续处理工作。通知要求对 质量不合格和质量不明的紧固件均应予以更换。各营运单位按通知要求随即开展在建机组首次装 料前，运行机组大修装料前的紧固件排查及更换 工作。由于紧固件质量事件的处理，不同程度的 影响了工程进度或大修周期，同时也带来了较大 的经济损失。各机组因建造和采购方案的差异， 存疑紧固件使用数量和分布各不相同，某机组在 建阶段安全重要系统使用 × × 紧固件数量统计见 表 1。后续考虑到核电厂紧固件的质量与性能对 于核电厂安全系统和设备执行核安全功能的重要 作用，国家核安全局于 2016 年 11 月 9 日发布 《关于开展核电厂紧固件核查工作的通知》 ( 国 核安发 〔2016〕284 号) ，要求对前期未覆盖的 核安全相关系统和有抗震要求的非核安全系统中 安装的国产紧固件开展核查。

1 加强紧固件质量管理的要素分析 

    基于 HAF003 核电厂质量保证安全规定 ( 1991) ［1］及 HAD003 质量保证系列导则 ( 1988) 中有关质量保证的大纲、采购、记录、检查、设 计、制造等关键要素［2 － 7］，下文从核电厂紧固件 设计、采购、制造、检查和试验、记录、检查、 文件等要素展开对加强紧固件质量管理的论述。 

1. 1 设计 

    在紧固件质量事件的排查处理中，遇到需要 界定核安全重要紧固件范围的问题，无论是以安 全重要系统还是以安全重要设备来界定核安全重 要紧固件都无法准确描述其范围，因为安全重要 系统和设备中可能均存在非安全级别的部件，包 括紧固件。因此在界定排查范围时，一种可行的 表述是属于核安全重要物项的紧固件。这种表述 可行的前提是，设计需要对紧固件的安全级别做 出明确的规定。

    某机组重要安全系统级核级紧固件使用 XX 紧固件分布情况统计如图 1 所示。目前核电厂紧 固件存在材料和型号规格分散，种类繁多、每类 数量较少的特点，在此次紧固件排查处理过程中 暴露出诸多不利。第一: 供货方投料次数多，单 次出货量少，优质供应商供货热情不高，增加采 购难度。第二: 待复验批紧固件数量可能不足标 准规定的最大数量，增加复验次数。第三: 备品 备件不通用，增加备品备件数量和物资调配难 度。第四: 种类繁多，管理成本增加。因此在紧 固件设计时应尽量考虑紧固件的通用性和标准 化，消除上述不利因素。

    目前核电厂使用的紧固件，因供应商不同， 部分产品没有厂家识别标识及批次识别码，给紧 固件的质量追踪、质量核查和物资编码管理带来 很大困难。因此可考虑从设计开始，规定核安全 重要紧固件需明确厂家识别标识及批次识别码， 基于编码的质量追溯如图 2 所示。对于紧固件的 安装要求也应包含在设计文件中。 

    另外，紧固件设计的适用标准应考虑到我国 堆型和适用规范的多样性，为便于对供应商和后 续复验的统一管理以及核电出口的需要，可考虑 国内统一核级紧固件设计标准。对于国外设备供 货商需使用紧固件的，可要求其按国内核安全重 要紧固件设计标准采购或生产。

1. 2 采购 

    由于大宗紧固件不在国家核安全监管部门 核级设备取证名录中，在现有的工程招投标采 购模式下，供应商的市场属性将过度引入到核电厂的建造中，因此对供应商的管理显得尤为 重要。首先对于供货商应从技术能力、供货业 绩、企业诚信等方面进行合格供方评价; 第二、 招投标前应进行紧固件成本核算与控制，限制 最低竞价，防止恶性竞争引发中标企业从偷工 减料中降低成本; 第三、对于没有完备能力建 立质保体系的中标企业，应进行适当帮扶建立 满足核安全法规及业主质保大纲要求的质量保 证体系。 

1. 3 制造 

    在紧固件的制造过程中采购方应做好技术交 底工作。对制造的关键环节，如原材料验收、热 处理等进行选点见证，考虑到成本问题，可选取 数量相对集中的点进行抽查见证，见证期间同时 考察核质保体系的运转情况。对于出厂复验也可 以考虑由采购方推荐复检单位，协议由检验单位 同时向制造方和采购方发出检验报告，既减少见 证环节又能保证复验结果的有效。制造环节质量 提升要点如下图 3 所示。 

1. 4 安装 

    在安装过程中注意按设计文件中安装要求执 行，同时做好过程和完工记录，便于以后对质量 状况的管理和跟踪。关于紧固件的安装，有国标 可供参考［8，9］，例如 GB/T 16823. 2 －1997 螺纹紧 固件紧固通则、GB/T 16823. 3 －1997 螺纹紧固件 拧紧试验方法等。

1. 5 不符合项管理 

    紧固件使用面广，不符合项管理主要强调 原因分析、质量分析和经验反馈，以防止共模 失效。在清理同批次问题紧固件时，问题紧固 件备品做好封存与实体隔离。在此次紧固件质 量事件爆发以前，就已发生多起紧固件质量问 题，往往是直接更换及简单原因分析，甚至没 有原因分析，导致发现大面积质量问题的线索 中断，不能从根本上解决问题。例如某基地两 台机组 ＲIS 泵、EAS 泵联轴器联接螺栓发生 5 次断裂，断裂时间跨度 14 个月，历经两次改 进，涉及材料性能、结构、力矩等。综上紧固 件的不符合项管理关注要点可归纳为如图 4 所 示的各环节。

1. 6 检查和试验 

    紧固件的出厂检验是制造厂对产品的质量 证明。在当前国内紧固件行业现状背景下，对 质量证明合格的紧固件入场前或使用前进行复验，增加一道质量安全防线至关重要，出厂检 验与复验的关系如图 5 所示。关于复验的建议 在第 2 节中论述。

1.7 文件

    对于紧固件的安全承诺，营运单位应将其写 入安全分析报告，作为后续设计、制造、安装等 环节的纲领性文件贯彻执行，也便于核安全监管 部门进行审评和监督。这也是 SＲP3. 13 ( 2007 版) 对 ( 螺纹) 紧固件安全审查的要求［10］。

2 紧固件的复验 

    XX 紧固件质量事件体现的是企业诚信问题。营运单位是在保障安全条件下的经济利益 ( 受到 核安全法规、核安全文化意识约束) ，而紧固件 生产厂是在市场经济下的逐利经济行为 ( 违法成 本低，主要受企业道德约束) 。无需取证的核电 物项 ( 包括紧固件) 供货方处于核安全监管盲 区，营运单位作为紧固件的采购方，在无法完成 供货方道德层面约束的情景下，只能通过复验方 式，自行建立紧固件质量信誉保障。

2. 1 复验的主体责任与实施 

    营运单位对核安全负全面责任，因此紧固件 复验责任方应是营运单位。核电建造无论是营运 单位总包还是工程公司总包模式，紧固件的采购 方都是多元的，如图 6 所示，诸如工程总包方、 安装承包商、设备供货商，其中设备供货商还会 涉及国外厂家。

    如果将复验的实施工作都落实到营运单位是 最为有利的模式，但从组织机构和机组总体工作 量及重要程度考量，业主完成此项工作的难度很大，有些国外供货商采购或自制的紧固件增加 了此项工作的成本。如何既能保证复验实施的 有效，又能使其具有可操作性。营运单位可以 向授权工程总包方及一级设备供应商实施紧固 件的复验工作。设备一级供应商为核安全设备 取证单位，受相关核安全法规约束，这一观点 对于国外设备一级供应商应同样适用。工程总 包方对建造质量负责，总承包合同对其有很强 的约束力。 

2. 2 按设备类管理的紧固件 

    在第 1 节中论述到核安全重要紧固件均需要 纳入到管理范畴，主要焦点是大宗材料，但属于 核安全重要紧固件里还有一类，例如反应堆压力 容器、主泵的法兰螺栓、螺母等，这类紧固件安 全级别高、质保等级高，按设备进行设计、制 造、采购和安装，其供货商为取证单位，受核安 全法规约束。因此此类紧固件建议不归类为大宗 材料类紧固件但仍然建议进行相应的复验以再次 确证质量，同时也符合国核安发 〔2016〕284 号 文的要求。此类紧固件制造过程信息完整，组批 应严格按照设计规范执行以保证复验试样的代 表性。 

2. 3 复验标准 

    关于复验标准，应兼顾不同堆型、不同规范 体系的要求，统一制定国内核安全重要紧固件复 验标准。对于紧固件复验仅关注机械性能是不够 的，紧固件表面质量对于保证其使用性能也是重 要的，在相关检验和复验标准中都有表面质量的 要求［11 － 16］。因此建议在制定复验标准时，应适 当增加表面质量要求的条款。关于复验抽样数量 可参考美国材料试验协会 ASTM. F1470 － 12 标 准，如表 2 为选取的部分抽样数量要求。

    举例: 某核电厂机组首次装料后临时小修期 间发现柴油机 ( LHQ) 中冷器与罩壳连接螺栓 19 颗断裂 ( 共 48 颗) ，送检 16 颗 10. 9 级螺栓 ( 断裂、未断裂均有) ，组织、成分、硬度均满足 GB/T3098. 1 －2010 要求，但 16 颗螺栓牙底位置 均存在折叠缺陷，不满足 GB/T5779. 3 － 2000 － 3. 6 节要求。 

2. 4 复验单位 

    有业内及紧固件行业内专家认为选取有中 国合格评定国家认可委员会 ( CANS) 认证的单 位进行紧固件的复验，认证机构同时也应建立 核质保体系。笔者认为紧固件的复验是为了解 决质量诚信问题，只要复验单位的技术能力足 够且具有一定的公信力或者受核安全法规约 束，其质保体系能等同于核质保体系即可。由 于复验实施单位的多元化，应向包括工程总承 包单位、安装承包商、设备一级供应商在内的 复验实施单位指定复验单位。对于国外设备一 级供货商应寻求上述同等要求的复验机构进行 复验。 

3 核工业紧固件供货及检测平台构想 

    基于我国核电在装备制造能力提升、核安 全文化培育、类似平台良好实践、行业协会促 进等方面的进步和基础，提出建立统一平台的 构想，如下图 7 所示。

3. 1 供货平台 

    关于紧固件的复验单位，考虑到国内核电 规模和发展进程，可以建立行业内的紧固件检测公共平台，国内所有在建核电厂的复验均由 其完成，同时能承担质量仲裁。平台的建立可 参考无损检验人员资格鉴定平台，充分利用现 有资源在国内具备条件的单位考核建立，动态 进出。平台的分散性方便开展复验工作，同时 也保证行业内的公平。建议成立紧固件质量管 理委员会，负责平台的技术指导和考核以及质 量仲裁。 

3. 2 检测平台 

    核安全重要紧固件按机组采购具有型号多， 数量相对少，生产、检验成本高，外加建议开 展的过程质保监督和复验工作，其采购成本将 大幅上涨。从国内整个核工业工程市场来看， 紧固件的使用量比较可观，进行集约化的生产， 将大幅降低生产、检验、过程监督、复验工作 成本，甚至省去复验环节。集约化供货，可以 采取以下两种模式: 第一、选择现有紧固件厂 商，进行技术能力、质保体系、核安全文化帮 扶，逐渐形成核工业紧固件专业供货厂商; 第 二、由国内核工业公司联合或者单独成立紧固 件生产企业，逐渐形成核工业紧固件品牌。无 论采取何种模式，应保障紧固件生产商的利润 空间，否则紧固件的质量可靠性无法保证。

4 结论 

    核安全重要紧固件质量事件给国内核电机 组建造带来了巨大的经济损失，教训深刻。本 文从此次质量事件中反思不足，总结经验，建 议紧固件质量管理需要从设计、采购、制造、 安装、不符合项管理、检查和试验等环节进行 增强和优化。简言之，紧固件设计应强化通用 性和标准化和识别码; 采购应限制最低竞价; 制造检验可考虑第三方检验单位对多方履责、 安装强化记录和按标准作业; 不符合项管理强 化原因分析和经验反馈; 检验和复验两条线并 行。紧固件的复验要分清复验的责任单位、实 施单位，建立复验标准及复验范围，选择适当 的复验单位。呼吁建立专业的核工业紧固件供 货和复验平台，凸显其在成本控制、质保体系 运作、质量控制等方面具有的优势。

参考文献：

［1］国家核安全局 . HAF003 核电厂质量保证安全规定 ( 1991) ［S］． 北京: 中国法制出版社，1998. 

［2］国家核安全局 . HAD003 /01 核电厂质量保证大纲的制定 ( 1988) ［S］． 北京: 中国法制出版社，1998. 

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［4］ 国 家 核 安 全 局 . HAD003 /04 核 电 厂 质 量 保 证 记 录 制 度 ( 1986) ［S］． 北京: 中国法制出版社，1998. 

［5］国家核安全局 . HAD003 /05 核电厂质量保证监查 ( 1988) ［S］． 北京: 中国法制出版社，1998. 

［6］国 家 核 安 全 局 . HAD003 /06 核电厂设计中的质量保证 ( 1986) ［S］． 北京: 中国法制出版社，1998. 

［7］国家核安全局 . HAD003 /08 核电厂物项制造中的质量保证 ( 1988) ［S］． 北京: 中国法制出版社，1998. 

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［12］ 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 . GB/T90. 1 － 2002 紧 固 件 验 收 检 查 ［S］． 北 京: 中 国 标 准 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］国家质量技术监督局 . GB/T 5779. 1 － 2000 紧固件表面缺 陷螺栓、螺钉和螺柱一般要求 ［S］． 北京: 中国标准出 版社，2000. 

［15］国家质量技术监督局 . GB/T 5779. 2 － 2000 紧固件表面缺 陷螺母 ［S］． 北京: 中国标准出版社，2000. 

［16］ 国家质量技术监督局 . GB /T 5779. 3 － 2000 紧固件表面缺 陷螺栓、螺钉和螺柱特殊要求 ［S］． 北京: 中国标准出 版社，2000.