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ESS Spoke Cryomodules:QA / QC Plans

Workshop on Requirements Conformance for SRF Cryomodules, 15th-16th October 2014

Denis Reynet, Veronique PouxSebastien Bousson

- 2 -S. Bousson, Workshop on Requirements Conformance for SRF Cryomodules, Lund, 15th Oct. 2014

QA / QC Plans for the ESS spoke production

Main goal and path:• Develop all the necessary tools and documentation to

insure a high quality/traceability of the fabrication and assembly of the ESS spoke cryomodule parts.• Take benefit of the ongoing prototyping phase to draft

and later on modify/correct these tools• Once ready, transfer and/or adapt to the overall ESS

QA system that will be developed.

We started to set our QA/QC plans only a few months ago, the basis is here, but it’s only a start…

Based on our past contributions to LHC, SPIRAL-2…



HOW ? Based on the following pillars:

• A Product Breakdown Structure to list all components, equipments, tooling to be used for the spoke production• A detailed life cycle of the components that could also

serve as a Work Breakdown Structure to list in details all the production/preparation/assembly/test of the components and associate the required input/output• A component identification/naming convention to be

able to identify all basic component / assembly



HOW ? Based on the following pillars:

• A set-up of documentation (procedure, travelers, reports, legal/purchase documents, publications…) to properly insure a reliable, stable, not company or people-dependent quality of production• A document management system to insure access,

ordering, sorting, traceability of all documentation produced.• A configuration table to trace which sub-system is

installed in each cryomodule.



Series production ?

• Number of components:• 13 spoke cryomodules• 26 cavities, power couplers, cold tuners• 13 valve boxes

• Depending on each personal background, could be considered either as a big series or a small series, but in any case, it deserves a proper QA/QC system !

General overview & Component life cycle


Spoke cryomodule overall life cycle

Appro Niobium

FabricationCavité

Traitement surfaceCavité

Assemblagecavité

Salle blanche

Test en CV

COMPONENT

PHAS

EEx

port

/de

liver

yTe

st /

valid

ation

Prép

arati

on/

asse

mbl

ySU

pply

/Pr

oduc

tion

Niobium Cavities Couplers vesselVacuum

Cryomod.Full.

compon..Cryomod.

stringCavityCTS …

Transport -> site

assemblage

Transport -> Fabriquant

cavités

…

…

…

…

FabricationEnceinte

Cryomodule

Transport -> site

assemblage

Appro Compos.

cryomodule

Transport -> site

assemblage

Assemblagetrain

cavités

Transport -> site

assemblage

FabricationSAF

AssemblageSAF

Test à chaud SAF

Transport -> site

assemblage

Assemblagecryomodule

Test àchaud

Transport -> Uppsala

FabricationCoupleur

Préparation salle blanche

coupleurs

Conditionn-ement

coupleurs

Transport -> site

assemblage


Spoke cryomodule detailed life cycle

Phase_Name

Validation stage -> Go /

No Go

Stage name (number

Phase and stages

Names, shapes and colors



Names, shapes and colors

Requirement

Administrative / Contractual

Milestone

Technical

Report

Minutes

Contractual/legal document

Input /Output documents

Document type Color convention



1st example: Niobium production

Production Niobium

Spécifications Techniquesdu Niobium

SpécificationsNiobium (CCTP)

Appel d’offre Niobium CCAP, RC, AE

Analyse offres et choix fournisseur Nb

Rapport d’analyse

Commande Niobium

Suivi de fabrication Nb

Rapports d’avancement

Livraison Niobium P.V. Livraison

Contrôle et

Réception Niobium

Rapport de phase Prod Nb

Procédure de contrôle

Niobium

Notification et bon de commande

Choix et marquage des faces RF



2nd example: Cavity production

Fabrication Cavités

Spécifications Techniques

cavités

Spécificationscavités (CCTP)

Appel d’offre cavités

Analyse offres et choix fournisseur

cavités

Rapport d’analyse

Commande Cavités

Suivi de fabrication cavités


Transport Cavités vers IPNO P.V. Livraison cavités

Acceptation Cavités

Rapport de phase Prod

cavités


Recette usine

Accord en fréquence

P.V. Recette usine

P.V. accord en fréq.

CCAP, RC, AE

Procédure de tuning cavités

Procédure contrôle

visuel cavitéP.V. Contrôle visuel


dimensionnelP.V. Contrôle dim.

Procédure test de fuite

P.V. Contrôle étanchéité

Contrôle visuel

Contrôle dimensionnel

Contrôle étanchéité

Fabrication Cavités

Spécifications Techniques

cavités

Spécificationscavités (CCTP)

Appel d’offre cavités

Analyse offres et choix fournisseur

cavités

Rapport d’analyse

Commande Cavités

Suivi de fabrication cavités


Transport Cavités vers IPNO P.V. Livraison cavités

Acceptation Cavités

Rapport de phase Prod

cavités


Recette usine

Accord en fréquence

P.V. Recette usine

P.V. accord en fréq.

CCAP, RC, AE

Procédure de tuning cavités


visuel cavitéP.V. Contrôle visuel


dimensionnelP.V. Contrôle dim.

Procédure test de fuite

P.V. Contrôle étanchéité

Contrôle visuel

Contrôle dimensionnel

Contrôle étanchéité



3rd example: Cavity preparationPréparation Cavités (1/2)

Nettoyage U.S. cavité

Pesée #1 cavité

Chimie #1 cavité

Validation chimie cavité

Rapport de phase chimie

cavités

O.K

.

Procédure nettoyage US cavité

P.V. nettoyage US

P.V. pesée #1Procédure

pesée cavité

P.V. chimie #1Procédure

chimie cavité

Pesée #2 cavité P.V. pesée #2Procédure

pesée cavité

Chimie #2 cavité P.V. chimie #2Procédure

chimie cavité

Mesure fréquence cavité P.V. mesure f #1

Procédure mesure f

cavité

Pesée #2 cavité P.V. pesée #2Procédure

pesée cavité


Procédure mesure f

cavité

Transport vers salle blanche

Procédure transport chim/SB


Procédure mesure f

cavité

Préparation cavités (2/2)

HPR cavité

Assemblage cavité pour test CV

Validation Prépa cavité

Rapport phase préparation

cavités

O.K

.

Procédure HPR cavité P.V. HPR cavités

P.V. assemblageProcédure

pesée cavité

Traitement thermique

Procédure traitement thermique

cavité

P.V. Traitement thermique cavités

Flash BCPProcédure chimie flash P.V chimie flash

Test de fuite en SB P.V. Test de fuite SBProcédure

test de fuite SB

Etuvage SB P.V. Étuvage SBProcédure étuvage SB

Component naming convention(internal IPN Orsay)


Spoke cryomodule naming convention

1. Project ID:ESS WP4 Cryomodule Spoke = 24A

(prototype)2. Component / Sub-assembly ID:

Cavity = 00, Coupler = 01, CTS = 02,Cavity string = 25…

3. Phase ID: Explicit (in french !)A = Supply / Fabrication, P = Prreparation / AssemblyT = Test/Validation X= eXport / transport

4. Identification Etape : Lié au Flow chartDeux chiffres à définir par WP Leader



5. Document type ID:PV = Procès verbal (Technical Minutes)RA = Rapport (Report)PR = ProcedureDC = Contractual DocumentTR = TravellerSP = Spécification tech. (Requirement)PU = Publication, Poster

6. Component ID:2 caracters for company ID 2 digits : rank in the series productionExemple: ZA01 = Cavity #1 from Zanon



24A : ESS project , Spoke cryomodule prototype00 : Document concerning cavitiesT : Document linked to the testing phase35 : stage #35 defined in the life cyclePV : it’s a technical minutesSD01 : Document concerning the cavity #1 produced

by SDMScompany

24A-00T35-PV-SD01

For instance:

Document Management System


IPNO organization for ESS contribution

Documentation management at IPNO for ESSCATIA V5 + Smarteam

EDMS

Soon to be replaced by ATRIUM…

Product Breakdown Structure(for the prototype)


Spoke cryomodule prototype PBS

7 levels identified

PBS Détaillé (03/02/2014)Référence

CAO IPN

Numero

Identification

IPN

Ref

EDMSRep Ind Qté

L0 L 1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8

ESS CNRS WP4

Fourniture

Equiped spoke cryomodule

Double Spoke Cavity 2

Niobium

Appro Matière EDMS I-xxx

Material flow 24-A-00-01 A

Cavity + tank Body 24-A-00-11 24A-00-XX## D 1

Cavity+Tank Machining 24-A-00-12 1 C 1

Beam Tube Flange 24-A-00-22 1 A 2

Coupler Flange 24-A-00-23 2 A 1

Pick up - HPR Flange DN40 24-A-00-25 3 A 6

Disc 1 24-A-00-26 4 A 1

Coupler Disc 24-A-00-27 5 A 1

Disc 2 24-A-00-28 6 A 1

Bellows 24-A-00-29 7 A 1

Bare Cavity 24-A-00-10 8 B 1

Welding Ring 24-A-00-31 9 A 2

CTS Dished End 24-A-00-35 10 A 1

PBS Détaillé (03/02/2014)

L0 L 1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8ESS CNRS WP4

Fourniture

Equiped spoke cryomodule

Double Spoke Cavity

Magnetic shielding

Power Coupler Line

Cold Tuning System Assembly

Vacuum vessel

MLI

Thermal shield

Supporting rods

Cables/wire

Alignment devices

Instrumentation

Inter cavity bellow

C/W transition assembly

Cryo piping

Vacuum devices

valves

gauge

Interface to the ground

Jumper

Valve Box

Toolings

Clean room toolings

For cavity alone

for cavity string

For power coupler alone

cryomodule assembly tooling

surface treatment toolings

heat treatment toolings

Transport devices

cavity transport device

coupler transport device

cryomodule transport device

PLC

Hardware

Software

Coupler conditionning test bench

conditionning cavity

RF line/equipment

Electronics

software

Document standardization


Document Standardization

Production of templates for each document type• Templates • Documents

Procedure for cavity weighting


Example : cryomodule assembly procedure

Will be updated and completed with the prototype assembly


Just a start…

A huge work still ahead:

• Complete the life cycle• Complete all procedures• Transfer to ESS• Properly define all QC procedure

- During fabrication (what sampling ?)- During assembly (required instruments ?)

• Define with ESS how a cryomodule will be considered as validated for installation

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Documents

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site assemblage n

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number of components