消费质量报全媒体记者 罗安舒

从高空俯瞰四川德阳,林立的厂房勾勒出这座老工业城市的厚重轮廓。一场关于核能装备“质造”的深层变革,已经在国机重装二重(德阳)重型装备有限公司(以下简称二重装备)的生产车间里悄然发生。

一个30余吨的“超级合金盔甲”

生产车间内,巨大的机械臂正在精密地舞动,火花在焊接弧光中闪烁。一件不规则的八方形巨型钢铁构件在智能设备的操控下逐渐成型。

泵壳堆焊环节 二重装备供图

这个30余吨的“大家伙”到底是什么——它是“华龙一号”核电机组的核心部件之一:核主泵泵壳。

“它就像给核反应堆装上一件超级合金盔甲。”二重装备核电石化公司副总经理朱永有向记者打了个比方。“它永久性地密封着带有放射性的高温高压冷却剂,是防止放射性物质外泄的一道关键实体安全屏障。”

要理解它有多重要,先得弄明白核主泵是什么。

核主泵的官方名称是“反应堆冷却剂循环泵”,是核反应堆区域内唯一持续运转的大型动力设备。朱永有用一个形象的比喻向记者解释:“我们可以把核电站想象成一个巨大的‘蒸汽动力系统’,这套系统的核心任务是将核反应产生的热能安全高效地转换成电能。在这个系统中,主泵扮演着类似于‘心脏’的角色。”主泵的核心作用有两个,一是推动循环,带走热量,推动高温高压水流进入蒸汽发生器用于发电;二是确保安全,主泵将释放热量后、温度降低的冷却剂重新泵回反应堆,持续为反应堆核心降温。

而泵壳,就是这颗“心脏”最外层、最坚固的承压外壳。推动反应堆产生的巨大能量在一回路内进行循环,让清洁、安全、稳定的核电点亮千家万户。

一道长期“卡脖子”的难题

泵壳的制造难度有多大?

通俗来说,它是一个结构极其复杂的超级“高压锅”——由球形、锥形等形状精密组合,重量超过30吨,通过大型锻件的焊接、加工等工艺制造而成。由于泵壳是主泵唯一的压力边界,一旦出现质量问题,将直接威胁堆芯安全,甚至触发紧急停堆造成严重经济损失。

正因如此,泵壳曾长期是我国核电装备的一道“卡脖子”难题。国内核电站的泵壳完全依赖进口,不仅拉长了项目周期,后续维护更是困难重重。

转折点在2017年。

“那个时候要建造第三代核电‘华龙一号’,我们负责制造其主泵泵壳。”朱永有回忆道,为实现全面国产化,二重装备踏上了泵壳国产化的自主创新之路。

但摆在面前的,是四块“硬骨头”:设计难,要自主设计出长寿命、高效率、高安全性的主泵泵壳;研发难,突破超大、异形、复杂结构的高均质化制造技术;堆焊难,在狭窄曲折的内腔三维曲面上,实现连续、稳定、高质量的不锈钢堆焊;加工难,攻克异形锥形孔的数控加工技术。“每一步都像在走钢丝。”朱永有说道。

此外,在泵壳设备的研制过程中要实现“零缺陷加工”,最大难点在于如何在保证泵壳高精度高要求制造的同时,确保所有工艺环节的各个步骤均绝对安全、稳定、可靠。

面对这些难题,二重装备从一线实践中一步步创新提炼出一套完整的质量管理模式——“五化六控”。2020年,由二重装备研制的首台“华龙一号”核主泵泵壳顺利发运,其运行寿命可达60年。

一套可复制的质量管理模式

什么是“五化六控”?

简单说,“五化”是质量技术的核心支撑:标准化、精益化、数字化、系统化、专业化。团队为此制定了4项团体标准和7项SOP规范流程,实施了20多个精益项目来优化流程,实现数据驱动,建立起全生命周期的质控体系,同时组建了核心团队和智能产线。

“六控”则是定向突破六大环节的质量瓶颈:设计质量控制、材料质量控制、加热过程控制、堆焊质量控制、组焊质量控制、加工精度控制。

这套模式带来的最大变化,是以量化数据提升质量,实现关键控制指标全部量化,用数据说话、实时掌控。

如今,面对复杂空间曲面的堆焊环节,采用智能堆焊机器人自动控制堆焊轨迹,实现精准作业,既保证了连续性和稳定性,也把产品质量的一致性提高了一大截。“以前是师傅带着干,现在是大数据盯着干。”一位现场技术人员形象地总结。

泵壳实现国产化制造后,带来的影响是实实在在的。在制造质量上,泵壳的产品质量大幅提升,满足了核能装备的高安全性要求;在工程进度上,泵壳制造周期大幅缩短,满足核电站建设的工程需求;在成本控制上,国产化大幅降低了整体采购成本,满足三代核电经济性的需求。

据悉,二重装备已为“华龙一号”提供了数台泵壳,目前运行稳定。“这是一件很自豪的事情。”朱永有说。在这套质量管理方法的支撑下,团队先后研制出多种型号泵壳,实现了从“单点突破”到“多点开花”。这意味着,这套模式不仅是“华龙一号”主泵泵壳项目成功的关键,更可以为重大技术装备的质量管理提供一套可复制、可推广的路径。

面向“十五五”,二重装备已经有了清晰的战略布局。在核电装备领域将继续采用“五化六控”的质量模式研发更多新产品,聚焦核岛主设备及关键锻件的研发制造,依托自主可控的全流程制造能力,攻克反应堆压力容器、“国和一号”稳压器、乏燃料厂外运输容器等新产品。

从“质造”到“智造”,这是一条越走越宽的路。

在四川这座全国重要的清洁能源基地,在德阳这片有着深厚工业底蕴的土地上,一件件“超级盔甲”正在智能制造的浪潮中破茧而出,为中国核能装备产业的高质量发展贡献着实实在在的力量。