核島主設備制造和役前檢查階段無損檢測技術差異

朱從斌，葛林濤，朱 坤

（中廣核工程有限公司，深圳 518124）

核島主設備制造和PSI階段的無損檢測技術要求存在差異，經常發生由于技術要求的不統一而導致的質量事件。為了有效地避免制造和PSI階段無損檢測技術差異帶來的潛在質量和進度隱患，有必要深入分析制造和PSI階段的相關標準規范及不同技術要求，與制造單位和PSI檢查單位進行積極溝通和交流，事先策劃，推動制造單位在制造階段按照PSI階段的要求進行補充檢測。

1 典型質量事件分析

2013年5月23日，PSI檢查單位對某電站蒸汽發生器管板和水室封頭對接焊縫進行役前超聲波檢測時，45°探頭在其檢測范圍內的下封頭水室隔板下的堆焊層發現異常超標信號，經分析確定為手工堆焊和自動化堆焊搭接區域的非體積性缺陷。核查制造階段該堆焊部位的超聲波檢測報告，沒有該缺陷信號的相關記錄。制造廠在筒體外表面按照制造階段的標準對該堆焊部位的缺陷進行了復檢，證明該缺陷確實未達到記錄限值，則制造和PSI階段的檢測結果產生了較大差異。

工程總承包單位協同PSI檢查和制造單位從檢測工藝、檢測范圍、缺陷記錄和缺陷判定方面梳理了該堆焊部位在制造和PSI階段無損檢測的技術差異。

1.1 檢測工藝和檢測范圍方面的差異

管板和水室封頭對接焊縫在制造階段超聲波檢測（使用0°、45°和60°探頭）時，寬度范圍是焊縫加焊縫兩邊各10 mm，不會覆蓋到水室隔板下的堆焊層，水室隔板下的堆焊是按照隔離層的超聲波檢測程序在內壁進行（僅使用0°探頭）掃查的。

管板和水室封頭對接焊縫在PSI階段超聲波檢測（0°、45°和60°探頭）時，寬度范圍是焊縫加焊縫兩邊各65mm，會覆蓋到水室隔板下的堆焊層，相當于水室隔板下的堆焊層在PSI階段補充執行了45°探頭的掃查。

1.2 缺陷記錄和缺陷判定的差異

制造階段只是記錄DAC－6dB以上的信號，對DAC－6dB以上的信號進行分析、評定或累加；PSI階段對DAC－12dB以上的缺陷均進行記錄和分析評定。

經過認真分析，制造階段和PSI階段超聲波檢測技術差異是造成該質量事件發生的主要原因。鑒于PSI階段采用的45°探頭對該缺陷顯示的定量超標，后續采取了多種檢測方法的反復驗證、外方評估和在役監控方案等措施，該質量事件處理時間長達6個月，不考慮對工程進度的影響，直接經濟損失數百萬元。

2 核島主設備制造和PSI階段無損檢測技術差異

根據PSI檢查大綱和PSI檢查程序，確定了PSI階段無損檢測關注的核島主設備及需要進行差異對比的無損檢測項目。其中反應堆壓力容器（以下簡稱“RPV”）有兩項（射線檢測和超聲檢測），蒸氣發生器（以下簡稱“SG”）有三項（射線檢測、超聲檢測和渦流檢測），穩壓器（以下簡稱PRZ）有兩項（射線檢測和超聲檢測），主管道有一項（射線檢測）。

2.1 RPV 無損檢測技術差異

2.1.1 差異項目

RPV 制造和PSI階段無損檢測技術差異共8項，如表1所示。

表1 RPV無損檢測技術差異分析

表1 （續）

2.1.2 RPV 無損檢測技術差異推薦的解決措施

RPV 制造與PSI階段無損檢測技術差異推薦的解決措施如表2所示。

表2 技術差異推薦的解決措施

2.1.3 自動化超聲檢測與手工檢測缺陷測長的差異

PSI階段超聲波自動化檢測采用噪聲法測長，制造階段采用－6dB 法測長。根據以往PSI自動化檢測與制造手工檢測對單個缺陷的定量對比經驗，自動化檢測缺陷測長較手工檢測測長要偏大。缺陷實際尺寸大于探頭－6dB聲束直徑寬度時，不會有較大的偏差，但當缺陷小于探頭－6dB聲束直徑寬度時，噪聲法測長與－6dB 法測長差異較大。以陽江2號RPV 接管與筒體焊縫缺陷檢測信號為例，差異結果如下：

在制造階段，用－6dB 法測長，分別為10mm和6mm 的兩個間距為22mm 的孤立點狀缺陷，不具備累計條件，滿足制造標準的要求；在PSI階段采用噪聲法測長，對兩個缺陷實際進行了累加，得出的缺陷總長度為67 mm。自動化噪聲法對這兩個缺陷的數據采集圖像如圖1所示。

圖1 PSI階段噪聲法測長數據采集圖像

2.1.4 驗收標準

制造階段執行RCC－M《壓水堆核島機械設備設計和建造規則》標準，手工檢測，－6dB 法測長，有明確的手工UT 檢測驗收標準［1］；PSI階段的手工檢測技術與制造階段相同，驗收標準與制造階段的驗收標準一致。

PSI階段自動化UT 檢測對超過噪聲和DAC－12dB信號的回波進行記錄和分析。但沒有噪聲法對應的驗收標準，而是引用了制造階段的手工UT 檢測驗收標準，是不合理且不對應的。PSI階段檢測的主要目的是為在役檢測時建立評估的基準零點［2］，因此，自動化UT 檢測發現的疑似超標缺陷也應采用手工檢測相同測長法（－6dB法）測定長度，再按照制造階段的驗收標準進行評估和分析。

2.2 SG 無損檢測技術差異分析

SG 制造和PSI階段無損檢測差異共4 項，如表3所示。

表3 SG 無損檢測技術差異分析

SG 無損檢測技術差異推薦的解決措施如表4所示。

表4 SG 無損檢測技術差異推薦的解決措施

2.3 PRZ技術差異分析

PRZ 制造和PSI階段無損檢測技術差異共3項，如表5所示。

表5 PRZ無損檢測技術差異分析

PRZ無損檢測技術差異推薦的解決措施如表6所示。

表6 PRZ無損檢測技術差異推薦的解決措施

2.4 主管道無損檢測技術差異分析

PSI階段對主管道對接焊縫進行射線檢測時，底片會覆蓋到焊縫和部分主管道母材區域。雖然制造和PSI階段射線檢測透照工藝相同，但由于鑄件底片的評定是通過與標準缺陷圖譜的對比進行的，因此主管道的差異主要是制造與PSI階段底片評定人員對標準圖譜的理解之間的差異，有較多對主管道本體缺陷存在評定爭議的經驗反饋，對主管道本體出廠前有PSI檢查單位審查底片，在制造階段進行交流和分析，達成一致意見。

3 推動實施的建議措施

（1）核島主設備PSI階段和制造階段無損檢測差異對比分析應系統化和表格化。

（2）PSI階段關注的檢測部位應在制造階段按照PSI階段的技術要求進行補充檢測。

（3）為有效避免操作或設備儀器差異帶來的定量偏差在PSI階段才被發現，應推動制造廠對臨界驗收標準的缺陷進行改變探頭類型或掃查工藝等方式進行反復驗證。

（4）促進主設備制造廠對PSI階段無損檢測技術要求的理解和重視，加強制造階段的過程控制。

（5）制造階段發現存在潛在質量風險的缺陷顯示，推動PSI檢查單位及時介入進行分析、評價和處理。

4 結語

制造和PSI階段無損檢測技術差異主要是檢測方法（自動或手工超聲）、檢測范圍、檢測工藝和評定驗收方面之間的差異，在PSI單位完全介入制造階段不能實現的情況下，制造單位應采取必要的措施保證檢測質量，對發現的缺陷信號應進行充分的分析和評估，必要時請PSI單位介入。

制造和PSI階段技術差異分析是在某電站PSI階段超聲波檢測發現異常信號后才開啟的，之前沒有能夠意識到技術差異帶來的潛在質量風險，沒能做到提前預防和采取相關的措施，需要進行總結和經驗反饋，應延伸到類似具有技術差異項的制造或安裝階段，保證設備的順利制造和安裝。

［1］RCC－M 2000 Edition ＆ Addendum 2002 deign and construction rules for mechanical components of PWR nuclear islands［S］.

［2］RSEM 1997（EN）In－service inspection rules for the mechanical components of pwr nuclear islands［S］.