Весь авантюризм первого похода советской АПЛ к Северному полюсу, нисколько не умаляющий мужество и профессионализм экипажа корабля, проявил себя буквально через два месяца после его завершения. В начале октября 1962 г. во время пребывания в полигоне боевой подготовки в подводном положении «потекли» парогенераторы реакторов обоих бортов. К-3 была вынуждена всплыть в надводное положение и в дизель-генераторном режиме следовать в базу. 26 февраля 1963 г. ее привели в Северодвинск и поставили в восстановительный ремонт, который продолжался до 27 ноября 1965 г. В процессе проведения работ пришлось вырезать и заменить реакторный отсек новым.
К этому времени стало очевидным, что частые отказы парогенераторов были обусловлены низким качеством конструкционных материалов, из которых они изготавливались. Поэтому работоспособность парогенераторов составляла всего 250-750 часов при гарантированном ресурсе 4000 часов. Не случайно, когда в 1962 г. возник Карибский кризис, советский флот не смог направить в западную часть Атлантики ни одной своей АПЛ. Данное обстоятельство заставило на кораблях, заложенных после 1961 г., установить новые, более надежные, парогенераторы, изготовленные из углеродистой стали. Однако и их впоследствии (в процессе проведения различного рода ремонтов) заменили парогенераторами, изготовленными из титановых сплавов.
Вообще в 1962 г. штаб и корабли 3-й ДиПЛ (а после перебазирования в Иоканьгу – 7-й ДиПЛ) помимо обеспечения перехода К-3 к Северному полюсу, решали следующие задачи: дальнейшее освоение районов плавания в оперативной зоне СФ; подготовка и стажировка экипажей строившихся АПЛ после их подготовки в учебных центрах ВМФ, а также испытания новой техники. Так, например, К-21 после завершения отработки задач боевой подготовки с 24 марта по 14 мая 1962 г. впервые среди однотипных кораблей предприняла поход на полную автономность. Затем, в рамках подготовки к походу К-3 к Северному полюсу, она отрабатывала приемы всплытия в полынье, образовавшейся после четырех- торпедного залпа под паковый лед. Проверяла работу эхоледомеров и системы кур- соуказания в широтах до 85°, а также способы определения места при помощи теодолитов и прослушиванием подрывов специальных зарядов, сбрасываемых с обеспечивающих надводных кораблей.
После завершения похода К-3 к Северному полюсу, перед командованием 1-й ФлПЛ, были поставлены следующие новые задачи: обеспечение первого трансарктического перехода на ТОФ двух лодок соединения; первого похода на боевую службу в Средиземном море; переход одного корабля к Северному полюсу и разработка новых тактических приемов боевого использования АПЛ. Характерно то, что Генеральный штаб ВС СССР для перехода на Дальний Восток выделил К-115, которую первой среди АПЛ отечественного флота оснастили парогенераторами, изготовленными из титановых сплавов. Решение о том, какой корабль пойдет на Северный полюс, а какой совершит трансарктический переход, должно было принять командование СФ.
24 февраля 1963 г. на специальном совещании с участием высших офицеров СФ и представителей 1-й ФлПЛ поступило предложение отправить на полюс только что завершившую испытания К-181, а на Дальний Восток – К-178 под командованием капитана 2 ранга А.П. Михайловского. При этом планировалось, что эта лодка, вооруженная БР, начнет движение по маршруту только после того, как К-115 достигнет Камчатки. Подготовка этого корабля к походу прошла на удивление гладко. Ни один из контрольных выходов в море не сопровождался аварийными ситуациями, связанными с работой главной энергетической установки.
3 сентября 1963 г. лодка вышла в трансарктический переход на Дальний Восток под командованием капитана 2 ранга И.Р. Дубяга. Старшим на борту бьш начальник штаба 1-й ФлПЛ капитан 1 ранга В. Кичев. Во время перехода велся промер глубин при помощи эхолота. Благодаря этому удалось подтвердить гипотезу о том, что Уральский хребет вдается далеко в Северный Ледовитый океан. После пересечения хребта К-115 должна была выйти на дрейфующую станцию СП-10. Однако 11 сентября 1963 г. попытка всплыть возле этой станции завершилась ударом о паковый лед из-за того, что командир корабля не пользовался перископом, ориентируясь исключительно по данным эхоледомера. В результате были повреждены ограждение рубки и вертикальный стабилизатор.
12 сентября 1963 г. при помощи эхоледомера удалось обнаружить полынью в районе станции СП-12. При этом хорошо прослушивались взрывы специальных зарядов, сбрасываемых полярниками. На этот раз всплытие в полынье в районе станции происходило с соблюдением всех правил и закончилось успешно. В соответствии с письменным указанием Н.С. Хрущева в адрес КП ВМФ открытым текстом была передана соответствующая радиограмма. Из-за пасмурной погоды точно определить свое место лодке не удалось. Она продолжила движение к Беринговому проливу, руководствуясь данными счисления.