淺談核電站承插焊接接頭的射線檢測

（中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東火電工程總公司，廣東 廣州 510730）

無損檢測技術(shù)在降低生產(chǎn)制造費用、提高材料利用率、提高生產(chǎn)效率，使產(chǎn)品同時滿足使用性能要求（質(zhì)量水平）和經(jīng)濟(jì)效益需求兩方面都起著重要的作用，所以利用無損檢測方法對核電站安裝期間焊接完成的焊縫進(jìn)行檢驗是十分必要的。核工業(yè)射線檢測就是射線檢測這一無損檢測方法在核工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，就其檢測原理和檢測方法來說，核工業(yè)射線檢測與其他行業(yè)的射線檢測并無差別。但由于檢測對象以及檢測環(huán)境等的差異，核工業(yè)射線檢測又有其特殊性。

承插焊接接頭是角焊縫，可用于承壓底部焊接應(yīng)力較小的焊縫。由于操作難度不大、易于施工，且可用于承受彎曲載荷較大的構(gòu)件，故在核電安裝工程中被廣泛的應(yīng)用。綜合承插焊接接頭的外形特征及工藝特點，應(yīng)優(yōu)先選用射線檢測方法對其焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測，使其滿足使用性能的要求。

2 檢測工藝

依據(jù)RCCM 標(biāo)準(zhǔn)中各個章節(jié)關(guān)于承插焊接接頭的描述和實際工作實踐經(jīng)驗，得出承插焊接接頭射線檢驗應(yīng)遵循以下一些具體要求，現(xiàn)將其射線檢測的工藝列舉如下。

2.1 尺寸要求

承插焊接接頭的結(jié)構(gòu)形式如圖1 所示：

結(jié)構(gòu)形式中承插焊接接頭的尺寸需符合以下要求：

t＝管壁名義厚度；

Cx min≥1.4 t，但不得小于3.2mm。

2.2 透照方式

為保證所選用的射線方向?qū)θ毕菥哂凶罴训臋z出率，為此，充分了解被檢件的焊接特點和焊接問題是十分必要的。為檢出可能存在于承插焊接接頭根部的裂紋、未焊透、未熔合等危害性較大的缺陷，射線源應(yīng)放在套管與接管相連接的垂直平面上。承插焊接接頭的套管和接管的外徑均較小，屬于小徑管的范疇，無法選用源在內(nèi)的透照方式。且在底片評定時，需要利用底片影像對承插焊接接頭底部的間隙尺寸進(jìn)行測量。如果選用雙壁雙影橢圓成像的透照方式時，焊接接頭底部的影像容易“失真”，且焊接接頭底部的影像很容易“飛出”底片范圍，故應(yīng)優(yōu)先選用源在外的雙壁雙影直透法的透照方式對承插焊接接頭進(jìn)行曝光。透照示意圖如圖2 所示：

圖1 承插焊接接頭結(jié)構(gòu)形式

2.3 透照布置

因為透度計是衡量底片質(zhì)量的重要參數(shù)之一，而底片質(zhì)量的好壞直接影響到射線檢驗后底片的評定，所以透度計的選擇和擺放也顯得尤為重要。承插焊接接頭透視時可選用線性透度計，透度計應(yīng)擺放在射源側(cè)，從而保證較好的透照靈敏度。如果可行的話，透度計應(yīng)盡可能放置于反差較小的區(qū)域。且在均勻的黑度區(qū)域內(nèi)，透度計在底片上的可見長度應(yīng)至少為10mm，并且和臨近焊縫的母材黑度相近。具體的透照布置圖如圖3 所示。

圖2 承插焊接接頭透照示意圖

圖3 承插焊接接頭透照布置圖

采用上圖的透照布置后，為防止嚴(yán)重的背散射，在膠片后應(yīng)放置一塊厚度至少為6mm 的鉛板，并且在鉛板背面貼附“B”鉛字標(biāo)記，一般“B”鉛字的高度為13mm、厚度為1.6mm。按檢測工藝進(jìn)行透照和暗室處理后，如果在底片上出現(xiàn)黑度低于周圍背景黑度的“B”字影像，則說明背散射防護(hù)不夠，應(yīng)增大背散射防護(hù)鉛板的厚度。如果底片上不出現(xiàn)“B”字影像或出現(xiàn)黑度高于周圍背景黑度的“B”字影像，則說明背散射防護(hù)符合要求。

2.4 底片黑度

因為承插焊接接頭套管和接管的厚度差較大，曝光后，底片的黑度變化很大，難以滿足RCCM 標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于底片黑度的要求。因此，我們可以采用在一個暗盒里放兩張膠片同時曝光的雙膠片技術(shù)，且暗盒里放置的兩張膠片選用感光速度不同的兩種膠片，以提高透照寬容度，從而達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的黑度要求。

采用雙膠片透照技術(shù)透照的底片，單片評定時，在直接貼近焊縫的接管軸線上測得的黑度應(yīng)大于3.0。RCCM 標(biāo)準(zhǔn)中并沒有給出黑度的上限值，根據(jù)以往的底片評定經(jīng)驗，在底片黑度值超出4.5 以后，大部分觀片燈的亮度都無法滿足底片評定要求。所以為了保證底片的評定質(zhì)量，避免底片高黑度區(qū)域缺陷的漏評，應(yīng)控制底片的黑度在3.0—4.5之間。

同時我們還可以通過提高透照射線能量的方法，來提高透照厚度寬容度，從而減小透照厚度差對底片黑度的影響。但射線能量也不可過高，因為射線能量越高，獲得的對比度就越低，所以在滿足黑度要求的前提下，應(yīng)盡量選擇能量較低的射線進(jìn)行透照。

2.5 焦距的選擇

選定了透照方式之后，必然要確定透照焦距。那我們就引入幾何不清晰度這個參數(shù)，對透照的最小焦距進(jìn)行計算。RCCM 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定射線檢驗的幾何不清晰度f 不得大于0.3。

我們知道幾何不清晰度的計算公式是：

式中：f－幾何不清晰度；d－射線源尺寸；F－射線源至膠片的距離；a－工件上表面至膠片的距離

我們通常使用的Ir-192 源的尺寸是Φ3 ×2mm。那么d=（3+2）/2=2.5mm，代入公式后得出：

從而求出：F≥9.3a

管道焊縫透照時，工件上表面至膠片的距離可以近似等于管道的外徑，承插焊接接頭中套管的外徑明顯大于插管的外徑，此處a 應(yīng)選擇兩者中的較大者。依照上述的計算結(jié)果和實際透照經(jīng)驗，承插焊接接頭焊縫射線透照時，透照焦距應(yīng)大于10 倍的套管外徑。

2.6 底片的評定

根據(jù)以往承插焊接接頭射線透照底片的評定經(jīng)驗，在射線底片評定時，應(yīng)重點關(guān)注以下三個方面。a.評片時，應(yīng)測量承插焊接接頭套管和接管底部的間隙，間隙不可太大，也不可太小，應(yīng)符合程序文件的要求。b.評片時，應(yīng)觀察承插焊接接頭的套管和接管是否對正（即套管和接管的中心軸線是否在同一軸線上）。如果未對正，應(yīng)通知安裝部門殺口，要求重新組對并焊接。c.應(yīng)特別注意觀察，套管和接管連接處的焊縫是否已熔透，套管和接管連接處的焊縫是應(yīng)力集中區(qū)域，如果存在未熔透等缺陷，在經(jīng)過一定的運(yùn)行周期后，勢必會衍變?yōu)榱鸭y等更為嚴(yán)重的缺陷。所以套管和接管連接處的焊縫是射線底片評定的重中之重。

RCCM 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的承插焊接接頭射線檢測驗收準(zhǔn)則為：

以下缺陷為拒收：

(1)不允許存在一氧化碳?xì)饪祝ǚ涓C狀氣孔）；

(2)不允許存在尺寸大于最小焊喉值的夾渣或在透照底片上呈現(xiàn)的缺陷尺寸大于或等于1.5mm 的夾渣；

(3)不允許存在未熔合、裂紋和未焊透等缺陷。

結(jié)語

核工業(yè)或關(guān)乎國防安全，或關(guān)乎核安全，因此質(zhì)量要求、安全要求都很高，必須注重全過程的質(zhì)量控制。全過程質(zhì)量控制不僅要求控制每一單項工作的全過程，還要求控制產(chǎn)品從原材料到制造安裝到在役使用直至壽期結(jié)束的全過程。

焊接質(zhì)量的好壞直接影響到核電站的安全運(yùn)行及使用壽命，是核電站建設(shè)安裝期間施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵和難點。要提高焊接質(zhì)量就必須加強(qiáng)焊接施工過程的質(zhì)量控制，做到以預(yù)防為主，使預(yù)防和檢驗相結(jié)合。在工程施工中則要求與焊接相關(guān)的各工序都建立嚴(yán)格的過程控制，在影響工序質(zhì)量的關(guān)鍵點設(shè)置質(zhì)量控制見證點，讓專業(yè)人員對施工過程進(jìn)行有效的控制。每個環(huán)節(jié)在質(zhì)量上都堅持高標(biāo)準(zhǔn)，都進(jìn)行嚴(yán)格的過程控制，才能確保整個過程的最終產(chǎn)品滿足質(zhì)量要求。

[1]法國核島設(shè)備設(shè)計、建造及在役檢查規(guī)則協(xié)會.RCC-M 2000 版+2002 補(bǔ)遺《壓水反應(yīng)堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計和建造規(guī)則》，北京：原子能出版社北京圖書發(fā)行部，2006 年：MC1000/1-MC 9000/10.

[2]全國鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會。JB/T 4730-2005 承壓設(shè)備無損檢測[M].北京：新華出版社出版發(fā)行，2005 年：5-59.