2 декабря 2022

Аттестация технологий сварки и персонала в соответствии с российскими и европейскими нормами и стандартами при производстве оборудования первого контура для международных проектов АЭС

Введение 

Сегодня Россия – один из мировых лидеров по количеству энергоблоков, сооружаемых за рубежом. Конкурентоспособность российских предложений обусловлена применением современных технологий и новейших разработок российских ученых и конструкторов. Портфель зарубежных заказов включает 36 блоков.

21 декабря 2013 г. в Хельсинки государственная корпорация «Росатом» подписала контракт формата EPC (проектирование, поставку и строительство) с финской компанией Fennovoima Oy на реализацию проекта строительства моноблочной атомной электростанции (АЭС) «Ханхикиви-1» с реактором ВВЭР-1200 российского дизайна поколения III+. К сожалению, весной 2022 года контракт был разорван в одностороннем порядке со стороны Fennovoima Oy, но опыт этого проекта необходимо использовать для будущих международных проектов.

Производственные сварочные процессы оборудования первого контура АЭС «Ханхикиви-1» должны были быть надлежащим образом аттестованы в соответствии с европейскими нормами (EN). В то же время главный конструктор реакторной установки (РУ) установил собственные требования к аттестации сварочных процессов в соответствии с российскими стандартами. При этом между европейским и российским подходами к квалификации сварочных процессов имеется ряд существенных различий. Возникает ситуация, при которой возникает необходимость проведения двойной аттестации. Это требует больше затрат и времени.

Основная цель текущей работы – предложить подход к аттестации процедур сварки и сварщиков, чтобы европейские требования и требования главного конструктора РУ могли выполняться одновременно. Конечный результат - достижение общего понимания всех процессов аттестации всеми вовлеченными сторонами и минимизация рисков того, что часть требований не будут выполнены.

Европейская практика в аттестации сварочных процедур

Сварка рассматривается как специальный процесс в терминологии системы менеджмента качества. Специальные процессы относятся к производственным процессам, результаты которых не могут быть в полной мере проверены во время изготовления с помощью контроля качества продукта или испытаний после изготовления. Поэтому, недостатки и отклонения от процесса могут проявиться позже, во время использования продукта. Стандарты для систем менеджмента качества обычно требуют, чтобы специальные процессы выполнялись в соответствии с письменными спецификациями процедур. Спецификации процедуры сварки (WPS) необходимы для того, чтобы обеспечить четкую и определенную основу для планирования сварочных операций и для контроля качества во время сварки.

Стандартная европейская практика устанавливает, что все процедуры сварки должны быть аттестованы в соответствии со стандартом EN ISO 15607:2019 [1]. Аттестация сварочных процедур должна проводиться до фактической сварки на производстве. Изготовитель должен подготовить предварительную спецификацию (pWPS) и обеспечить ее применимость к фактическому производству, используя предыдущий опыт и общий фонд знаний о технологии сварки. Основная цель аттестации технологии сварки — продемонстрировать, что процесс соединения, предложенный для изготовления, способен обеспечить сварные соединения, обладающие требуемыми механическими свойствами для предполагаемого применения.

В процессе аттестации производитель сваривает образцы в соответствии с pWPS и планами аттестации, а также проводит их контроль качества и испытания. После выполнения всех операций выдаются протоколы аттестации процедуры сварки (WPQR). На основе WPQR производитель разрабатывает WPS.

Все сварочные работы должны выполняться только квалифицированными сварщиками. Способность сварщика выполнять устные или письменные инструкции, и проверка практических навыков человека являются важными факторами обеспечения качества свариваемого изделия. Проверка квалификации сварщика зависит от применяемых приемов и условий сварки, при которых соблюдаются единые правила и используются стандартные образцы. Квалификация сварщика должна проводиться в соответствии с требованиями серии стандартов EN ISO 9606-1:2012 [2]. Квалификационное испытание может быть использовано одновременно для аттестации технологии сварки и сварщика при условии, что выполнены все соответствующие требования, т.е. размеры испытуемого образца и требования к испытаниям соблюдены.

Важной особенностью европейского подхода к изготовлению ответственных конструкций является требование по наблюдению компетентной третьей стороной за сваркой и испытаниями в ходе квалификационных процессов. К компетентным третьим сторонам, имеющим право наблюдать за аттестацией процедур и персонала, относятся уполномоченные органы и признанные сторонние организации (органы по сертификации), как определено в европейской Директиве по оборудованию, работающему под давлением [3].

Российская практика аттестации сварочных процессов и персонала

В российской практике сварки в атомной отрасли в основном применяется схожий к европейскому подход к процессам аттестации: только квалифицированные сварщики должны выполнять сварку по аттестованным технологиям. При этом, в России вместо квалификации используется термин аттестация, что иногда вызывает путаницу.

В России существуют свои атомные отраслевые стандарты на сварку - Федеральные нормы и правила (ФНП) в области использования атомной энергии «Сварка и наплавка оборудования и трубопроводов для атомных станций». Эти стандарты включают требования к аттестации сварочных процедур и персонала.

Есть несколько существенных отличий ФНП от европейских стандартов EN ISO 15607:2019 [1] и EN ISO 9606-1:2012 [2]. Сравнение подходов к квалификации технологических процессов сварки представлено в таблице 1.

Таблица 1: Сравнение подходов к аттестации сварочных процедур в России и Европе 

Критерий сравнения

Российская практика

Европейская практика

Цель

Аттестация проводится с целью проверки возможности изготовителем практической реализации сварочных (наплавочных) процессов и контроля в соответствии с требованиями конструкторской и производственной документации.

Основная цель аттестации — продемонстрировать, что предложенный процесс сварки способен обеспечить соединения, обладающие требуемыми механическими свойствами для предполагаемого применения.

Срок действия

36-72 месяцев в зависимости от категории сварных швов 

Бессрочно

Область аттестации

В соответствии с                    ГОСТ Р 50.04.03-2018 [4]

В соответствии с EN ISO 15614-1:2017 [5] раздел 8. Отличается от российского подхода.

Параметры режима сварки

В соответствии с рабочей технологической документацией, разработанной на основе ФНП 

Режим регламентирован более строго и детально, должны быть указаны и дополнительные параметры (тепловложение, скорость сварки и т.д.) 

Типы образцов

Не регламентированы. Размеры определяются в зависимости от рабочих чертежей и технологической документации. 

Стандартизированные образцы

Испытания

Методы и оценка дефектов выбираются на основе требований ФНП. Испытания проводятся в соответствии с российскими стандартами. Программа испытаний разрабатывается Головной материаловедческой организацией (ГМО) 

В соответствии с EN ISO 15614-1:2017 [5], таблица 2. Различия с ФНП: испытания на твердость и макроструктурное исследование необходимы для всех швов; испытания на ударную вязкость для стыковых швов. Методы контроля и критерии оценки в соответствии с европейскими стандартами. 

Валидация результатов

Осуществляется ГМО

Осуществляется третьей стороной

Аттестационный отчет/протокол

Выпускается комиссией (ГМО)

Выпускается третьей стороной

Из таблицы 1 видно, что в российской атомной энергетике аттестация технологических процессов сварки аналогична европейской, но нет унифицированных образцов для сварки и испытаний, а программа испытаний основана на реальной технологии производителя. Кроме того, в российской практике ГМО считается третьей стороной, но на самом деле это совсем не то же самое, что признанные сторонние организации (органы по сертификации), как это определено в Директиве по оборудованию, работающему под давлением [3]. Основное отличие состоит в том, что ни одна российская ГМО не является одним из признанных органов из списка «New Approach Notified and Designated Organizations» (NANDO) и не может подтверждать заказы для европейских клиентов.

В случае аттестации сварщиков основные отличия те же самые. Но вместо ГМО в России аттестацию сварщиков должны проводить компетентные квалификационные комиссии на предприятиях или в специализированных организациях.

Опыт и принятый подход  проекта АЭС «Ханхикиви-1»

Как было сказано выше, для проекта АЭС «Ханхикиви-1» европейские и российские требования к аттестационным процессам должны выполняться одновременно.

Поэтому была предложена следующая последовательность действий:

  • Проверка наличия действующей аттестации сварочных технологий и персонала у производителей в соответствии с российским ФНП. Для проекта АЭС «Ханхикиви-1» использовали старую версию ФНП под названием ПНАЭ, поскольку контракт был подписан до выпуска новых версий.
  • Все российские поставщики оборудования первого контура должны иметь действующую квалификацию по ПНАЭ, так как производят оборудование для АЭС серийно. С периодичностью 36-72 месяца для технологий и 24 месяца для сварщиков проводят повторную аттестацию. Никаких других действий не требуется.
  • Проверка наличия аттестации сварочных процедур и персонала производителей в соответствии с европейскими стандартами. Изредка изготовитель может использовать действующие аттестации, сделанные для других проектов АЭС. Если нет, они должны пройти эти квалификации.
  • Производитель выполняет стандартные процессы аттестации сварочных процедур в соответствии со стандартами EN ISO 15614-1:2017 [4] или EN ISO 15613:2004 [6], как это представлено на рисунке 1.
  • Производитель выполняет стандартный процесс аттестации сварщиков в соответствии с EN ISO 9606-1:2012 [2].
  • Изготовитель разрабатывает спецификации WPS в соответствии с рабочей конструкторской документацией в рамках области распространения протоколов аттестации технологических процессов сварки (WPQR). Эти WPS используются для производства реального оборудования.
  • Если аттестованная технология не использовалась в течение последнего года, изготовитель должен провести предпроизводственные испытания перед началом изготовления, чтобы подтвердить способность к реальной сварке.
  • Если сварщик не выполнял сварку стыков в соответствии с областью своей аттестации в течение последнего полугодия, он подлежит повторной аттестации.
Рисунок 1: Процесс аттестации сварочных процедур в соответствии со стандартами EN ISO.

Заключение

Процессы аттестации очень важны для конечного качества продукции. Российские компании, работающие в атомной отрасли, имеют и соблюдают давние традиции, ориентированные на безопасность и качество своей продукции. Несмотря на различия в подходах Европы и России, основные черты и цели аттестационных процессов близки. Российские производители оборудования первого контура для АЭС имеют действующие аттестации сварщиков и технологий по ФНП. Проведение ими дополнительной аттестации по стандартам EN ISO повысит и без того высокое качество и безопасность продукции для АЭС. С технической точки зрения для этого нет никаких препятствий. Конечно, производитель не хочет дополнительных затрат, но с другой стороны, действующая аттестация по европейским стандартам открывает двери для получения новых заказов с европейского рынка. Использование опыта проекта АЭС «Ханхикиви-1» будет полезно уже сейчас на проекте ПАКШ-2.

Автор

  • Андрей Андреевич Уваров, к.т.н.

Список литературы

  1. EN ISO 15607:2019. Specification and qualification of welding procedures for metallic materials — General rules.

  2. EN ISO 9606-1:2012. Qualification testing of welders — Fusion welding — Part 1: Steels.

  3. Directive 2014/68/EU of the European Parliament and of the Council of 15 May 2014 on the harmonization of the laws of the Member States relating to the making available on the market of pressure equipment Text with EEA relevance.

  4. ГОСТ Р 50.04.03-2018. Система оценки соответствия в области использования атомной энергии. Оценка соответствия в форме испытаний. Аттестационные испытания технологий сварки (наплавки)

  5. EN ISO 15614-1:2017/AMD 1:2019. Specification and qualification of welding procedures for metallic materials — Welding procedure test — Part 1: Arc and gas welding of steels and arc welding of nickel and nickel alloys — Amendment 1.

  6. EN ISO 15613:2004. Specification and qualification of welding procedures for metallic materials — Qualification based on pre-production welding test.