李 靖，王 東，章 科

（中廣核工程有限公司，廣東 深圳 518000）

主管道的焊接質(zhì)量直接影響核電站的安全運行，采用傳統(tǒng)手工電弧焊進行主管道焊接時，每個焊縫需要兩名優(yōu)秀焊工同時焊接35 d才能完成，工作量巨大、勞動強度高、施工環(huán)境惡劣，隨著核電建設(shè)的發(fā)展，手工電弧焊工藝已不能滿足核電批量化建設(shè)需求，采用高效穩(wěn)定的自動焊技術(shù)是必然趨勢。

為掌握主管道自動焊關(guān)鍵技術(shù)，滿足我國核電國產(chǎn)化、批量化建設(shè)需求，2008年中廣核工程有限公司聯(lián)合國內(nèi)核電設(shè)計、制造和施工單位等組成研發(fā)團隊，在運用協(xié)同創(chuàng)新管理理論的基礎(chǔ)上，充分結(jié)合核電建設(shè)以及主管道自動焊技術(shù)特點，通過項目統(tǒng)籌、資源整合，搭建了政產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新平臺。平臺建設(shè)涉及各類資源的集成和共享，也涉及許多領(lǐng)域和眾多的利益主體，是一項面廣而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，運行機制體制是它的核心部分。通過建立協(xié)同創(chuàng)新體制，實現(xiàn)項目統(tǒng)籌規(guī)劃，既理順參與各方的復(fù)雜關(guān)系，明確各方的權(quán)利、義務(wù)和分工，激發(fā)協(xié)同與創(chuàng)新的欲望和動力，克服原有創(chuàng)新環(huán)境的弊端；又實現(xiàn)對協(xié)同創(chuàng)新平臺運行過程中需要的人、財、物以及各項保障等進行統(tǒng)一調(diào)配，達到資源整合的目的。

依靠基于主管道自動焊項目的團隊協(xié)同創(chuàng)新管理平臺，針對窄間隙自動焊技術(shù)進行系統(tǒng)研究，開發(fā)了一套具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的窄間隙自動焊技術(shù)，并被廣泛應(yīng)用到核電建設(shè)之中，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。

1 主管道自動焊項目協(xié)同創(chuàng)新管理平臺

1.1 協(xié)同創(chuàng)新管理平臺的搭建

“協(xié)同創(chuàng)新”是指創(chuàng)新資源和要素有效會聚，通過突破創(chuàng)新主體間的壁壘，充分釋放彼此間“人才、資本、信息、技術(shù)”等創(chuàng)新要素活力而實現(xiàn)深度合作，是提高自主創(chuàng)新能力和效率的最佳形式和途徑。

建立協(xié)同創(chuàng)新機制與體制是協(xié)同創(chuàng)新平臺的關(guān)鍵。協(xié)同創(chuàng)新機制是適應(yīng)協(xié)同創(chuàng)新行為的一種全新的管理模式，在進行系統(tǒng)的理論探索時，充分結(jié)合核電“安全第一、質(zhì)量第一”的建設(shè)理念以及主管道自動焊管壁厚、組對要求高、變形控制嚴(yán)、位置特殊和空間狹窄的技術(shù)特點，形成協(xié)同創(chuàng)新機制。

首先，協(xié)同建立在合作基礎(chǔ)之上，不同主體之間合作需要一定條件才能發(fā)生，為保證自動焊工藝開發(fā)及應(yīng)用的有效實施，中廣核工程有限公司在內(nèi)由施工管理中心牽頭，整合安裝、焊接、測量等專業(yè)人員，組建自動焊執(zhí)行小組；在外與中國核動力研究設(shè)計院、法國阿?，m公司、中核二三建設(shè)有限公司、中核武漢核電運行技術(shù)公司、國內(nèi)主要的核電設(shè)備制造單位以及焊機、焊材供應(yīng)商等多家單位簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議。

其次，能夠產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)的合作必須對不同創(chuàng)新主體的任務(wù)目標(biāo)、資源等進行有效協(xié)調(diào)。團隊是由各類規(guī)模、性質(zhì)不同的利益群體構(gòu)成的，每個利益群體也是由利益訴求相異的個體組成。中廣核工程有限公司通過組建包括設(shè)計、制造、安裝及檢測實施在內(nèi)的完整主管道自動焊項目組，對每個平臺之內(nèi)單位的權(quán)利、義務(wù)以及需承擔(dān)的責(zé)任進行明確的分工。對于技術(shù)研發(fā)過程中所涉及的相關(guān)問題和矛盾，以中廣核工程有限公司為紐帶，通過整合各方資源推動項目推進，最終實現(xiàn)主管道自動焊技術(shù)的研發(fā)及推廣應(yīng)用，如圖1所示。

1.2 協(xié)同創(chuàng)新管理平臺的運作

協(xié)同創(chuàng)新管理平臺的運作主要分為主管道自動焊接技術(shù)方案制訂、模擬焊接試驗和工藝評定實施以及現(xiàn)場焊接實施3個階段：

（1）主管道自動焊接技術(shù)方案的制訂

搜集主管道自動焊相關(guān)技術(shù)文件，依據(jù)CPR1000機組堆型的特點，針對性地向NPIC提供相關(guān)資料和滿足NPIC的需求；設(shè)計方需根據(jù)自動焊焊接工藝及焊接變形量，確定主管道廠內(nèi)預(yù)留尺寸、坡口形式以及相應(yīng)主設(shè)備坡口形式等。

聯(lián)合主設(shè)備制造商、現(xiàn)場安裝承包商分析自動焊實施對主設(shè)備制造的影響，包括自動焊坡口加工精度的可行性分析和對制造進度的影響。

結(jié)合CPR1000、EPR堆型機組的特點，主要與設(shè)計院、安裝承包商商討，最終形成一系列的主管道自動焊技術(shù)實施方案，包括下述內(nèi)容：模擬焊接方案、現(xiàn)場實施方案、三維測量建模和計算方案、無損檢測方案、保護氣體確定、坡口形式確定、自動焊機選型、焊材技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定等，如圖2所示。

（2）模擬焊接試驗和工藝評定實施

自動焊技術(shù)方案確定之后，進入模擬焊接試驗和工藝評定實施階段（見圖3），主要工作有以下幾個方面：

主管道模擬焊接件、焊材供應(yīng)商：保證模擬焊接試件、耗材按時到貨。

焊機供應(yīng)商：保證相關(guān)設(shè)備、零配件按時到貨，實施對應(yīng)操作培訓(xùn)和機器維護。

設(shè)計方：相關(guān)上游技術(shù)文件的出版，現(xiàn)場技術(shù)問題的解決方案。

安裝承包商：焊工以及取得相關(guān)自動焊焊接資格證、場地及工機具的準(zhǔn)備、現(xiàn)場技術(shù)問題的反饋、焊材復(fù)驗、射線探傷檢驗、試驗件的相關(guān)理化性能試驗。

（3）現(xiàn)場焊接實施

工藝評定件滿足技術(shù)文件規(guī)定的各項性能指標(biāo)要求之后，依據(jù)現(xiàn)場施工的進度安排，實施現(xiàn)場焊接，主要工作包括以下幾個方面：

設(shè)計方：相關(guān)上游技術(shù)文件的出版，現(xiàn)場技術(shù)問題的解決方案。

主設(shè)備供應(yīng)商：自動焊工藝對設(shè)備坡口制造精度有更高的要求，制造廠家應(yīng)根據(jù)確定的坡口尺寸及精度，在不影響設(shè)備供貨進度的情況下，完成主管道及相應(yīng)主設(shè)備，如RPV、SG、RCP等坡口加工。

焊機供應(yīng)商：派遣技術(shù)人員常駐施工現(xiàn)場，實時解決施工中遇到的有關(guān)焊接設(shè)備故障的問題，并及時進行回場返修。

安裝承包商：控制區(qū)的建立、人力動員、工機具的準(zhǔn)備、與土建施工交叉施工的協(xié)調(diào)、射線探傷檢驗、針對突發(fā)事件的應(yīng)急方案、完成主設(shè)備和主管道的三維測量工作。除此之外，主管道自動焊對主管道組對間隙有更嚴(yán)格的要求，對主設(shè)備安裝及調(diào)整有更高的要求，安裝承包商應(yīng)制訂相應(yīng)的組對、調(diào)整措施；還必須有配套的焊縫缺陷修補工藝作支持，包括補焊所需的相應(yīng)專用工機具。

主管道自動焊應(yīng)用時需要有與之相適應(yīng)的無損檢驗技術(shù)作支持。

1.3 協(xié)同創(chuàng)新管理平臺應(yīng)用實例

上述各方的工作由中廣核工程有限公司自動焊小組統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、整合資源，在滿足各方訴求的前提下，最大可能地推動項目研發(fā)。

通過大量的前期調(diào)研，中廣核工程有限公司自動焊小組聯(lián)合設(shè)計方中國核動力研究設(shè)計院和安裝承包商中核二三建設(shè)有限公司，整合理論要求和現(xiàn)場特點，最終設(shè)計方確認自動焊要求坡口組對間隙0～1 mm，而這相比手工電弧焊（組對間隙1～4 mm）對現(xiàn)場組對提出更加苛刻的要求。為滿足組對要求，中廣核工程有限公司開發(fā)和應(yīng)用三維測量與信息模擬技術(shù)，在主管道坡口加工前，測量壓力容器、蒸汽發(fā)生器及主泵各管口的竣工尺寸，作為主管道坡口加工輸入?yún)?shù)，從而實現(xiàn)主管道自動焊的精確組對，如表1、圖4、圖5和圖6所示。

為了實現(xiàn)創(chuàng)新性三維測量與信息模擬技術(shù)的實施，需要采取下述步驟：

1）分別聯(lián)系管道坡口機和測量儀器供應(yīng)商，根據(jù)該技術(shù)特點進行設(shè)備采購；

2）組織設(shè)備供應(yīng)商對安裝承包商的相關(guān)人員進行操作培訓(xùn)，并取得相應(yīng)資質(zhì)；

3）需要和主設(shè)備供應(yīng)商協(xié)調(diào)測量時間窗口，組織安裝承包商相關(guān)人員赴廠家測量；

4）計算數(shù)據(jù)，安裝承包商依據(jù)此數(shù)據(jù)進行加工。

如果安裝承包商加工坡口有所偏差，還需要開出現(xiàn)場不符合項，提交設(shè)計方技術(shù)澄清。

主管道的坡口加工與主設(shè)備的安裝邏輯有著緊密的關(guān)系，必須處理好諸如設(shè)計方、主設(shè)備供應(yīng)商、管道坡口機和測量儀器供應(yīng)商、安裝承包商等各方面的情況，才能在保證技術(shù)實施的同時，最大限度地保證現(xiàn)場施工進度，最終達到預(yù)期目標(biāo)。

表1 自動焊坡口加工及組對任務(wù)分解表Table 1 Automatic welding groove processing and prefabrication task breakdown

在整個過程中，中廣核工程有限公司搭建的協(xié)同創(chuàng)新管理平臺起著決定性的作用：以平臺為紐帶，把相互間本身毫無關(guān)聯(lián)的各方聯(lián)系在一起，發(fā)揮自身在項目統(tǒng)籌、資源整合，以及科研攻關(guān)方面的優(yōu)勢，制定出一套合理、可行的技術(shù)路線，成功實現(xiàn)了主管道自動焊技術(shù)的開發(fā)和推廣應(yīng)用。

2 專家審查與匯報機制

另外，核電建設(shè)行業(yè)由于其特殊性，安全是核電建設(shè)的第一要務(wù)。在工程開發(fā)與應(yīng)用方面求真務(wù)實、大膽創(chuàng)新的同時，還應(yīng)對新工藝、新技術(shù)的技術(shù)內(nèi)容進行外部研究評審，排除爭議，保證新工藝、新技術(shù)的安全可靠。

主管道焊接是保證核電站一回路壓力邊界完整性的關(guān)鍵。項目推進過程中，為保證項目推進方向受控和研究成果的可靠，除了協(xié)同創(chuàng)新管理平臺內(nèi)部的工程進度推進之外，中廣核工程有限公司與國家核安全局及國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜冶３殖浞譁贤?，在“試驗方案確定”、“工藝開發(fā)完成”、“工藝評定開啟”、“現(xiàn)場焊接實施完成”等項目關(guān)鍵節(jié)點，向主管當(dāng)局請示或組織專項會議進行專家會審，形成了一整套專家審查與匯報機制。

在多次的專家會審和現(xiàn)場審查過程中，中廣核工程有限公司利用搭建的協(xié)同創(chuàng)新管理平臺，對于疑問能夠及時澄清答復(fù)，對于暴露的問題能夠迅速糾正，形成了一套快速反應(yīng)和糾偏機制，使得上層的目標(biāo)能夠?qū)訉勇鋵崳暾貙崿F(xiàn)了初期制訂的科研目標(biāo)，開發(fā)出一套具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的窄間隙自動焊接技術(shù)。

3 總結(jié)與展望

核電站建設(shè)，由于其行業(yè)的特殊性，使其技術(shù)革新面臨比其他工程建設(shè)行業(yè)更加困難的局面：

1）必須保證安全性能的萬無一失；

2）我國現(xiàn)行的核電建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中尚不完善；

3）涉及設(shè)計、采購、制造和施工等多個環(huán)節(jié)；

4）投資大、周期長、協(xié)調(diào)難度高；

5）國家對于核電建設(shè)行業(yè)新工藝、新技術(shù)的實施有著嚴(yán)格的審查制度。

中廣核工程有限公司以核電建設(shè)重大技術(shù)革新——主管道自動焊項目研發(fā)為契機，探索出一套完整的團隊協(xié)同創(chuàng)新管理模式，通過搭建基于主管道自動焊的協(xié)同創(chuàng)新管理平臺，實現(xiàn)項目統(tǒng)籌、資源整合、政產(chǎn)學(xué)研用的結(jié)合，并建立了國家級的主管道自動焊實驗室， 促進了上下游各方的團隊合作。通過自動焊項目實施，帶動了整個核電行業(yè)建造技術(shù)水平的發(fā)展，培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的核電建設(shè)人才隊伍。

主管道自動焊技術(shù)已在寧德核電項目成功示范應(yīng)用?，F(xiàn)本成果已推廣至陽江和紅沿河等項目，打破了國外對該技術(shù)的壟斷，填補了我國在此領(lǐng)域的空白。

安全是核電建設(shè)的第一要務(wù)，因此要求核電建設(shè)工程技術(shù)不斷創(chuàng)新，在保證安全的前提下，加強工程質(zhì)量，實現(xiàn)清潔能源造福人類的最終目的?；谥鞴艿雷詣雍傅膮f(xié)同創(chuàng)新管理模式創(chuàng)造了核電行業(yè)重大技術(shù)革新管理模式的典范，我們應(yīng)當(dāng)看到核電建設(shè)是包含多個行業(yè)綜合技術(shù)的體現(xiàn)，在拓展應(yīng)用時，必須根據(jù)自身的技術(shù)特點和現(xiàn)場施工情況，做出適應(yīng)性的修改，達到技術(shù)創(chuàng)新目的，實現(xiàn)“安全第一、質(zhì)量第一”的發(fā)展理念。