基于主管道自動焊項目的團隊協同創新管理

李 靖，王 東，章 科

（中廣核工程有限公司，廣東 深圳 518000）

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

為掌握主管道自動焊關鍵技術，滿足我國核電國產化、批量化建設需求，2008年中廣核工程有限公司聯合國內核電設計、制造和施工單位等組成研發團隊，在運用協同創新管理理論的基礎上，充分結合核電建設以及主管道自動焊技術特點，通過項目統籌、資源整合，搭建了政產學研用協同創新平臺。平臺建設涉及各類資源的集成和共享，也涉及許多領域和眾多的利益主體，是一項面廣而復雜的系統工程，運行機制體制是它的核心部分。通過建立協同創新體制，實現項目統籌規劃，既理順參與各方的復雜關系，明確各方的權利、義務和分工，激發協同與創新的欲望和動力，克服原有創新環境的弊端；又實現對協同創新平臺運行過程中需要的人、財、物以及各項保障等進行統一調配，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同創新管理平臺，針對窄間隙自動焊技術進行系統研究，開發了一套具有完全自主知識產權的窄間隙自動焊技術，并被廣泛應用到核電建設之中，創造了可觀的經濟效益。

1 主管道自動焊項目協同創新管理平臺

1.1 協同創新管理平臺的搭建

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

建立協同創新機制與體制是協同創新平臺的關鍵。協同創新機制是適應協同創新行為的一種全新的管理模式，在進行系統的理論探索時，充分結合核電“安全第一、質量第一”的建設理念以及主管道自動焊管壁厚、組對要求高、變形控制嚴、位置特殊和空間狹窄的技術特點，形成協同創新機制。

首先，協同建立在合作基礎之上，不同主體之間合作需要一定條件才能發生，為保證自動焊工藝開發及應用的有效實施，中廣核工程有限公司在內由施工管理中心牽頭，整合安裝、焊接、測量等專業人員，組建自動焊執行小組；在外與中國核動力研究設計院、法國阿海琺公司、中核二三建設有限公司、中核武漢核電運行技術公司、國內主要的核電設備制造單位以及焊機、焊材供應商等多家單位簽訂戰略合作協議。

其次，能夠產生協同效應的合作必須對不同創新主體的任務目標、資源等進行有效協調。團隊是由各類規模、性質不同的利益群體構成的，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計、制造、安裝及檢測實施在內的完整主管道自動焊項目組，對每個平臺之內單位的權利、義務以及需承擔的責任進行明確的分工。對于技術研發過程中所涉及的相關問題和矛盾，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，最終實現主管道自動焊技術的研發及推廣應用，如圖1所示。

1.2 協同創新管理平臺的運作

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

（1）主管道自動焊接技術方案的制訂

搜集主管道自動焊相關技術文件，依據CPR1000機組堆型的特點，針對性地向NPIC提供相關資料和滿足NPIC的需求；設計方需根據自動焊焊接工藝及焊接變形量，確定主管道廠內預留尺寸、坡口形式以及相應主設備坡口形式等。

聯合主設備制造商、現場安裝承包商分析自動焊實施對主設備制造的影響，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。

結合CPR1000、EPR堆型機組的特點，主要與設計院、安裝承包商商討，最終形成一系列的主管道自動焊技術實施方案，包括下述內容：模擬焊接方案、現場實施方案、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、焊材技術標準的制定等，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、焊材供應商：保證模擬焊接試件、耗材按時到貨。

焊機供應商：保證相關設備、零配件按時到貨，實施對應操作培訓和機器維護。

設計方：相關上游技術文件的出版，現場技術問題的解決方案。

安裝承包商：焊工以及取得相關自動焊焊接資格證、場地及工機具的準備、現場技術問題的反饋、焊材復驗、射線探傷檢驗、試驗件的相關理化性能試驗。

（3）現場焊接實施

工藝評定件滿足技術文件規定的各項性能指標要求之后，依據現場施工的進度安排，實施現場焊接，主要工作包括以下幾個方面：

設計方：相關上游技術文件的出版，現場技術問題的解決方案。

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

焊機供應商：派遣技術人員常駐施工現場，實時解決施工中遇到的有關焊接設備故障的問題，并及時進行回場返修。

安裝承包商：控制區的建立、人力動員、工機具的準備、與土建施工交叉施工的協調、射線探傷檢驗、針對突發事件的應急方案、完成主設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格的要求，對主設備安裝及調整有更高的要求，安裝承包商應制訂相應的組對、調整措施；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專用工機具。

主管道自動焊應用時需要有與之相適應的無損檢驗技術作支持。

1.3 協同創新管理平臺應用實例

上述各方的工作由中廣核工程有限公司自動焊小組統籌協調、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。

通過大量的前期調研，中廣核工程有限公司自動焊小組聯合設計方中國核動力研究設計院和安裝承包商中核二三建設有限公司，整合理論要求和現場特點，最終設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和應用三維測量與信息模擬技術，在主管道坡口加工前，測量壓力容器、蒸汽發生器及主泵各管口的竣工尺寸，作為主管道坡口加工輸入參數，從而實現主管道自動焊的精確組對，如表1、圖4、圖5和圖6所示。

為了實現創新性三維測量與信息模擬技術的實施，需要采取下述步驟：

1）分別聯系管道坡口機和測量儀器供應商，根據該技術特點進行設備采購；

2）組織設備供應商對安裝承包商的相關人員進行操作培訓，并取得相應資質；

3）需要和主設備供應商協調測量時間窗口，組織安裝承包商相關人員赴廠家測量；

4）計算數據，安裝承包商依據此數據進行加工。

如果安裝承包商加工坡口有所偏差，還需要開出現場不符合項，提交設計方技術澄清。

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

表1 自動焊坡口加工及組對任務分解表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同創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聯的各方聯系在一起，發揮自身在項目統籌、資源整合，以及科研攻關方面的優勢，制定出一套合理、可行的技術路線，成功實現了主管道自動焊技術的開發和推廣應用。

2 專家審查與匯報機制

另外，核電建設行業由于其特殊性，安全是核電建設的第一要務。在工程開發與應用方面求真務實、大膽創新的同時，還應對新工藝、新技術的技術內容進行外部研究評審，排除爭議，保證新工藝、新技術的安全可靠。

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，除了協同創新管理平臺內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相關領域專家保持充分溝通，在“試驗方案確定”、“工藝開發完成”、“工藝評定開啟”、“現場焊接實施完成”等項目關鍵節點，向主管當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場審查過程中，中廣核工程有限公司利用搭建的協同創新管理平臺，對于疑問能夠及時澄清答復，對于暴露的問題能夠迅速糾正，形成了一套快速反應和糾偏機制，使得上層的目標能夠層層落實，完整地實現了初期制訂的科研目標，開發出一套具有完全自主知識產權的窄間隙自動焊接技術。

3 總結與展望

核電站建設，由于其行業的特殊性，使其技術革新面臨比其他工程建設行業更加困難的局面：

1）必須保證安全性能的萬無一失；

2）我國現行的核電建設標準中尚不完善；

3）涉及設計、采購、制造和施工等多個環節；

4）投資大、周期長、協調難度高；

5）國家對于核電建設行業新工藝、新技術的實施有著嚴格的審查制度。

中廣核工程有限公司以核電建設重大技術革新——主管道自動焊項目研發為契機，探索出一套完整的團隊協同創新管理模式，通過搭建基于主管道自動焊的協同創新管理平臺，實現項目統籌、資源整合、政產學研用的結合，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建造技術水平的發展，培養了一批優秀的核電建設人才隊伍。

主管道自動焊技術已在寧德核電項目成功示范應用。現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的壟斷，填補了我國在此領域的空白。

安全是核電建設的第一要務，因此要求核電建設工程技術不斷創新，在保證安全的前提下，加強工程質量，實現清潔能源造福人類的最終目的。基于主管道自動焊的協同創新管理模式創造了核電行業重大技術革新管理模式的典范，我們應當看到核電建設是包含多個行業綜合技術的體現，在拓展應用時，必須根據自身的技術特點和現場施工情況，做出適應性的修改，達到技術創新目的，實現“安全第一、質量第一”的發展理念。