沧海一粟QC小组成果报告

1、PAGE PAGE 17编号：页数：密级： 中国核动力研究究设计院QC小组成果报报告小组名称： 沧海一粟 课题名称： 热室内金相相制样工艺改改进 编 写： 王斐 校 对： 温榜 审 批： 刘荣 二OO九年十二二月一、简介沧海一粟QC小小组于2009年年7月30日日成立，由中国国核动力研究究设计院一所所热室的六名人员组成，本本QC小组的类型型属于“现场场型”。由热室物性组组长长王斐担任小小组组长，由由热室副主任任温榜担任技技术指导，其其成员有周云云、姚亮、彭彭艳华和冷茂茂林，均为物物性组成员。表1 沧海一一粟QC小组组成员表小组成员姓名性别年龄职称/职务组长王 斐女25研究实习员/组组长组员温

2、榜男29助理研究员/副副主任周 云男34中级工姚 亮男28助理研究员彭艳华女28研究实习员冷茂林男29研究实习员热室（hot cell）是是进行高 HYPERLINK /view/66557.htm 放射射性试验和操操作的屏蔽试试验室，如图图1a所示。它和周周围环境隔绝绝，以防止射射线辐射和放放射性污染。前墙上上装有铅玻璃璃或高密度液液体的窥视窗窗，装有 HYPERLINK /view/81615.htm 机械械手可进行远远距离操作，见图1b。热室后墙装有有铸铁门，必要要时可以进入入，清洗、安安装和拆卸设设备。此外热室还配备有有照明系统、运运输系统、排风系系统、排水系系统等。运输输系统用于运送

3、物品品进出 HYPERLINK /view/1269130.htm 热室，排风系统使热热室在使用时时内部保持 HYPERLINK /view/428277.htm 负负压，防止放射性性 HYPERLINK /view/56336.htm 气溶胶和 HYPERLINK /view/357522.htm 尘埃逸出造成操作前区区沾污。热室常用于于反应堆燃料元元件辐照后检验与处理， HYPERLINK /view/115747.htm 材料的物理性性能测试、机机械性能测试试及微观分析析， HYPERLINK /view/1160.htm 同位素分装和放射 HYPERLINK /view/1176873

4、.htm 化学实验验等。热室物性组主要要承担核燃料料及材料辐照照后微观分析析、密度测量量、辐照肿胀胀测量等工作作，其中金相相检查是微观观分析中非常常重要的手段段之一。a） 热室前前区b） 磨抛实实验室图1 中国核核动力研究设设计院热室二、课题选择金相检查是核燃燃料及材料辐辐照后性能检检验的主要方方法，制备合合格的样品是是金相检查的的关键环节，为提高金相相制样的效率，加强小小组成员对于于过程控制和和数据分析的的理解，增强强质量意识，保保质保量完成成各项科研任任务，结合实际制样样过程中存在在的问题，选择了热室内金相相制样工艺改改进作为QC小组组活动的课题题。三、现状调查金相样品的制备备流程如图22

5、所示，金相样样品制备首先先用220#、600#金刚石磨盘盘依次磨光、再用9m、3m、1m的抛光盘抛光，在试样的磨光过程中，需加水冷却，抛光过程中需用相应粒度的金刚石悬浮液和润滑液冷却，在样品制备完成后，用金相显微镜进行金相检查，若制备合格即完成了该样品的制备工作，若制备不合格则重新进行制备。在样品制备过程中，需要用机械手装夹样品，在磨抛热室、金相检查热室之间反复转运，操作难度大，劳动强度高，需要消耗大量的时间；同时，核燃料及材料的辐照费用相当高，辐照后样品显得尤为珍贵，反复磨制、抛光有可能会造成样品消耗殆尽，造成不可挽回的损失。制备不合格制备不合格金相样品220#磨光1m抛光600#磨光9m抛

6、光3m抛光金相检查图2 金相样样品制备流程程图图3为合格样品品和不合格样样品的照片，其其中图3a为合格样样品的照片，在在制备完成后后，样品表面面无大的划痕痕，满足金相相检查要求，而而图3b为不不合格样品的的照片，样品品表面划痕较较大，不满足足金相检查要要求。a） 合格样样品b） 不合格格样品图3 合格和和不合格样品品对比照片热室司特尔磨抛抛机于20008年3月安安装在10#热室，控制制系统安装在在金相前区，如如图4所示。磨磨抛机可同时时对3个样品品进行磨光和和抛光，样品品制备的工艺艺参数如表22所示。司特特尔磨抛机的的磨光盘和抛抛光盘与驱动动盘的连接方方式为磁力吸吸附，经过长长时间的使用用发现

7、，在抛抛光过程中抛抛光盘经常打打滑，不能实实现对3个样样品同时进行行3m和11m的抛光光，制备3个个样品的时间间需要2400分钟。通过过对以往制备备样品的记录录进行统计，制制备样品的合合格率约为666%，也就就是每制备33个样品时，有有一个样品不不合格，因此此，制备3个个合格样品需需要的时间为为320分钟钟，试样制备效率率低，金相耗耗材消耗大，影影响了项目实实施的进度，同同时也加大了了成本。a） 热室内内主机b） 前区控控制器图4 热室司司特尔磨抛机机表2 样品制制备工艺参数数磨光抛光粒度220#600#9m3m3m1m1m1m试样个数33321111时间（分钟）202020202025252

8、5压力（N）3030302525252525四、目标设定针对热室金相制制样工艺现状状，制备3个个合格样品的的时间为3220分钟，平平均每制备33个合格样品品时，因不合合格样品的返返工而造成的的无效工作时时间约为80分钟，如果消除或或减少返工现现象，制样效率便可可大幅度提高高，另外通过过改进，若能能实现3个样样品同时抛光光，可使样品品制备时间提提高至1800分钟制备3个合格格样品。因此，设定定目标为由原原来240分分钟制备3个个样品（3220分钟制备备3个合格样样品）提高至至180分钟钟制备3个合合格样品，使使金相制样效效率提高300%以上。五、原因分析目前，热室内金金相样品的制制备还存在一一些

9、问题，主主要是制样效效率较低，金金相耗材消耗耗大，主要从从“法”、“环”、“ 机”、“人人”四个方面面进行了分析析：1、“法”：工工艺参数制定定不合理，使使样品制备时时间长，效率率低。2、“环”：由由于热室内特特殊的操作环环境，试样制制备需要用机机械手操作，制制备过程只能能从窥视窗进进行观察，因因此，在制备备过程中由于于清洗不彻底底造成粗砂粒粒带到粒度较较小的磨光/抛光盘上，造造成试样划痕痕太深，延长长了后续工作作的时间。3、“机”：在在试样的制备备过程中，抛抛光盘容易打打滑，这是由由于抛光盘底底面为不锈钢钢表面，摩擦擦力不够，在在3m抛光时每每次只能抛光光2个样品，11m抛光时每每次只能抛光

10、光一个样品，浪浪费了金刚石石悬浮液也消消耗了时间；600#磨磨盘和9mm抛光盘之间间的跨度太大大，造成较大大的划痕，延延长了后续工工作的时间。4、“人”：人人员操作时间长，使样品清洗、更更换磨/抛光光盘的操作时间过长长。图5 金相样样品制备效率率低原因分析析六、要因分析根据图5中的原原因进行分析析，针对每一个原原因进行了试试验，确定影影响热室金相相制样效率的的要因，具体体确定过程如如下：1、工艺参数的的调整在2009年88月18日针针对原来的样品制制备工艺，进进行了第一次参数的的调整，由于于设定不合理理，样品制备备未完成。在在2009年年8月27日日进行了第二二次工艺参数数的调整，样样品制备完

11、成成后，用金相相显微镜进行行检查，检查查结果如图66所示，从图图中可以看出出仍有较大的的划痕出现，说说明工艺参数数设定不合理理不是样品制制备质量差、效效率低的主要要原因。图6 调整工工艺参数后样样品形貌2、磨/抛光盘盘清洗不彻底底由于磨/抛光盘盘清洗不彻底底，有时砂粒粒会粘在抛光光盘的绒毛内内，在样品表表面产生较大大、较深的划划痕，经过试试验，在每道道磨/抛工序的最最后1分钟，用水冲洗磨/抛光盘，制备完成后经显微镜检查，样品表面较大的划痕减少如图7所示，说明用流动的水冲洗磨抛盘，能有效的减少了砂粒粘在磨抛盘上，因此磨/抛盘清洗不彻底是造成样品制备效率低的主要原因之一。图7 彻底清清洗后样品表面

12、形貌3、磨光/抛光光盘的跨度太太大在彻底清洗磨/抛光盘后样样品表面依然然有划痕，经经课题组成员员分析，可能能是由于磨光光和抛光之间间的粒度相差差较大，因此此增加了12200#金刚刚石磨盘，有有效的减少了了试样抛光的的时间和金刚刚石悬浮液的的使用量，制制备完成后经经显微镜检查查，满足金相相检查的需要要（如图8所示），说明磨/抛抛光盘的跨度度大也是造成成样品制备效效率低的一个个主要原因。但金相制样的效率还是比较低，制备3个合格样品需要210分钟。图8 增加11200#磨磨盘后样品表表面形貌4、抛光盘底面面太光滑针对抛光盘太光光滑的原因，经过反复试验得出在安装3m抛光盘时，先将驱动盘空转1分钟，放上

13、抛光盘，然后装上2个样品，抛光1分钟后再装上第3个样品，对于1m的抛光盘操作步骤相同，但每次只装1个样品，用这样的方法制备3个合格样品的累计时间为180分钟，大大提高了样品制备的效率，说明抛光盘底面太光滑是造成样品制备效率低的主要原因。5、人员操作时时间长操作人员严格按按照操作规程程进行，操作作时间与机械械手操作熟练练程度有关，可以通过培训提高操作技能，不是造成不合格样品和制样效应低的主要原因。经过以上分析，得得出造成样品品制备效率低低的主要原因因为表3所示示。表3 要因分析析表序号原因原因分析是否主要原因1磨/抛光盘清洗洗不彻底清洗不彻底，使使粗砂粒带到到磨抛盘上，造造成样品表面面较大较深的

14、的划痕是2磨/抛光盘的跨跨度太大600#磨光后后的划痕需要要较长时间抛抛光是3抛光盘底面太光光滑由于抛光盘经常常打滑，造成成试验中断，重重新进行试验验是七、对策制定针对导致制样效效率低的主要要原因进行分分析，提出了了能够实施的的对策，能提提高工作效率率。制订的对对策表如表44。表4 对策表表序号要因对策目标措施负责人地点完成日期1磨/抛光盘清洗洗不彻底彻底清洗磨/抛抛光盘避免粗砂粒带到到粒度较细的的磨/抛盘上上在每道工序最后后1分钟用较较大流量的水水冲洗彭艳华49-3段金金相前区2009.8.102磨/抛光盘的跨跨度太大磨光盘和抛光盘盘之间增加11200#磨磨盘减少后续抛光时时间增加1200#

15、磨盘后明显显减少了后续续抛光时间王 斐49-3段金金相前区2009.9.153抛光盘底面太光光滑更换抛光盘时，减少抛光盘底面的水可以使3m和和1m抛光同时时进行3个样样品更换抛光盘前，进进行空转周 云49-3段金金相前区2009.9.28八、实施对策2009年8月月1日，在磨磨光工序的最最后1分钟，调调大冷却水的的流量，用水水冲洗抛光盘盘，很大程度度的避免了粗粗的砂粒带到到粒度较小的的磨/抛光盘盘上，制备完完成的样品表表面较深、较较大的划痕消消失。2009年9月月14日，磨磨光/抛光盘盘的跨度太大大，在磨光盘盘和抛光盘之之间增加12200#磨盘盘，制备完成成后，样品表表面划痕消失失，满足金相相

16、检查要求。2009年9月月25日，更更换3m和1m抛光盘前，对驱动盘进行行空转甩干，然后再安装抛抛光盘，实现现了3个样品品同时抛光，有有效的减少了了样品制备的的时间，提高高了工作效率。九、效果检查1、操作时间对工艺参数进行行了更改，更更改后的工艺艺参数如表55所示，从表表中数据可以以看出，改进进后制备3个个合格的金相样样品需要1880分钟，比改进前减减少了分钟，使制制样效率提高高了43%，完成了制制定的目标。表5 改进后后制样工艺粒度磨光抛光220#600#1200#9m空盘3m3m3m空盘1m1m1m1m试样个数33332331233时间（分钟）2520202511125111125压力（N

17、）403535303020202525202020252、对人员和机机器的影响热室操作前区的的辐射水平为44.75Sv/h，每制备3个合格样品可节节约140分钟，以制备100个合格样品为例，在人员员接受剂量、劳劳动强度和机机器磨损时间间改进前后的的对比如表66所示。表6 制样工工艺改进前后后对人员和机机器的影响人员接受剂量人员劳动强度机器磨损时间改进前840Sv22天22天改进后470Sv13天13天3、经济效益由于抛光时要使使用金刚石悬悬浮液和润滑滑液，本次活活动成功实现现了3个样品品同时抛光，节节省了60%的金刚石悬悬浮液和润滑滑液；在试验验过程中，热热室通风、照照明系统必须须全部运行，本

18、本次活动后试试验操作时间间节省了433%，可使热热室通风、照照明系统的运运行时间相应应减少，同时时减少了放射性废物物的处理费用，制备1000个样品可节节省生产成本60000元以上。4、自我评价QC小组成员从从自信心、QC知识、质质量意识、个个人能力和团团队精神5个方面，在活活动前后进行行了自我评价价，各方面都都有了大幅度度的提高，雷达图见图99（各单项满分55分）。图9 活动前前后自我评价价雷达图十、巩固措施在本次活动完成成后，按照改进后的工艺，将司特尔磨抛抛机操作规程程进行升版，并对全组成员培训升版后的司特尔磨抛机操作规程，使全组成员对金相样品制备的方法熟化。对机械手不断进进行操作练习习，在成功使使用机械手制制备样品的同同时，组织全全组人员在模模拟热室进行行机械手操作作比赛，使全全组人员在轻轻松的氛围内内熟练掌握机械手操操作技能，达到了了预期的