輻照箱在線故障率淺析

牛翼 黃天亮 杜高剛

摘 要：本文首先分析了輻照箱故障現狀，然后探討故障產生的原因，并從改進焊縫設計、改進結構設計和規范貨物裝載方式等方面提出輻照箱故障改進措施，最后對改進前后進行對比。通過對比可知：改進效果明顯，故障率始終控制在5.3%以內，有效保證了產品質量。

關鍵詞：輻照箱；質量控制；在線使用率

中圖分類號：TL75 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）07-0061-02

Analysis of Online Failure Rate of Irradiation Box

NIU Yi HUANG Tianliang DU Gaogang

（Equipment Manufacturing Plant ， Nuclear Power Institute of China， Chengdu Sichuan 610005）

Abstract： This paper first analyzed the failure status of the irradiation box， then discussed the causes of the failure， and puts forward the improvement measures of the irradiation box from aspects of improving the weld design， improving the structural design and standardizing the loading way. Finally， the comparison was made before and after the improvement. Through comparison， it was clear that the improvement effect is obvious， the failure rate was always controlled within 5.3%， and the quality of the product was guaranteed effectively.

Keywords： irradiation box；quality control；online usage

輻照箱是中國核動力研究設計院設備制造廠的非標項目，結構以六面長方體為基礎，由不銹鋼（304）型材焊接而成，具體結構見圖1，用于輻照站輻照貨物的裝載載體。輻照箱在使用過程中軌道板會出現鼓包、焊縫開裂等情況。對問題輻照箱進行更換，生產線繼續進行一周后，發現有新的輻照箱出現卡滯、原地打轉等故障。中國核動力研究設計院設備制造廠結合前期制造過程中的經驗，分析可能影響輻照箱質量的因素，并通過采用PDCA循環質量控制方法制定出改進措施，并一一驗證改進結果，進一步量化和固化各種工藝參數，最終降低輻照箱在線故障率[1]。

1 輻照箱故障現狀調查

對出現問題的輻照箱進行跟蹤調查，發現交付的75臺輻照箱（15臺故障）無法滿足輻照箱正常運行（正常運行65臺）使用率86.7%要求。這15臺輻照箱的主要故障為焊縫開裂，集中出現在傳輸輪接觸底板、入口處蓋板和承重軌這三類焊縫中，故障率分別為26%、61%、13%，主要表現形式見圖2。

2 故障原因分析

2.1 母材

對輻照箱所用到的矩形管、板材及焊材進行復驗檢查，特別關注材料P、S元素。通過復驗發現，材料的各化學元素均在合格范圍內，故排除原材料及焊材問題。

2.2 焊縫強度

輻照箱覆板整體采用點焊固定，受力位置主要集中在點焊處，強度與焊點數量及焊點大小呈正比。經觀察，輻照箱在連接處關鍵受力部分的焊點都存在開裂現象。分析得出，這主要是因為焊點受力截面小且數量有限，在一定程度上無法承受較大載荷。

保證其額定載荷的最短焊縫長度是69mm，輻照箱面板焊縫為點焊固定連接，達不到強度要求，在瞬間增大的剪切力作用下撕裂。

2.3 上下蓋板焊縫設計不合理

上下蓋板為斷續焊連接，焊縫開裂占25%，觀察此處焊縫，可以看到裂紋沿著焊縫縱向展開，呈斷裂式開裂；上下蓋板采用氬弧焊焊接方法，焊縫成型好，在開裂處未發現夾雜、未融合、氣孔等缺陷。根據加工過程結合使用工況分析斷續焊強度低，雖然理論上能保證承受載荷，但在復雜的使用工況下，需要承受不斷的沖擊、踩踏等，因此，焊縫必須具有較強的抗剪切能力。

2.4 入口處底板結構設計不合理

入口處底板出現明顯的下凹變形，此處底板除承受貨物外，還作為操作人員進出裝載貨物的通道，裝載人員的多次進出踩踏，導致其受力明顯強于其他部位。而此處底板未采取加固措施，無法均衡外界施加的力，最終形成不可逆變形。

2.5 貨物裝載方式不規范

針對貨物裝載，廠家未按照使用要求編寫操作規程，設計方也未提出相關注意事項，使得此處無章可尋，操作人員存在盲目裝載，未避開箱子底板薄弱位置，造成箱子不可逆破壞。

3 改進措施

3.1 焊縫強度不足，改進焊縫設計

①面板與框架的點焊強度不足，按照其理論載荷，增加受力焊縫長度，將其改為斷續焊，并增加焊腳尺寸，以100mm間距20mm焊縫長布置，打磨除去以前焊點，重新按照制定的新規程施焊。

②上下蓋板連接為關鍵焊縫，分析后認為：在不改變產品結構設計和焊接方法的前提下可將斷續焊改為連續焊縫，這種變動可在原有基礎上進行，打磨斷續焊兩端施焊，將所有焊縫連在一起，對設備和人員要求難度小，便于在現場操作。

3.2 改進結構設計，對結構進行加固

對入口端底架進行加固處理，增加底架剛性和強度，具體結果見圖3。

3.3 規范貨物裝載方式，加強過程監督檢查工作

組織專題會議討論貨物裝載規范，就前期裝載出現的問題總結經驗，提出改進意見，形成操作文件，小組組織裝載人員進行培訓；班組長進行貨物裝載監督檢查，杜絕暴力裝載。

4 效果評價

改造在線運行4個月后，經統計，傳輸輪接觸底板處焊縫開裂降低至2.7%；入口處底板增加橫梁后焊縫開裂降低至1.3%；承重軌開裂降低至1.3%。經綜合統計分析，輻照箱各故障率始終能控制在5.3%以內，輻照箱的在線使用率連續4個月保持在94%以上，滿足使用要求[2]。

參考文獻：

[1]邱建輝，周國全，陳玉霞.對現有某輻照裝置安全性能的分析及改進[J].中國輻射衛生，2010（4）：477-478.

[2]金輝.鈷源輻照裝置的安全監控與事故防范[J].中國輻射衛生，2006（1）：67-69.