蒸汽發(fā)生器管板與管孔密封焊縫的滲透檢測

岑龍濤，張志強(qiáng)，王偉波，王保滿

(中廣核工程有限公司，深圳 518124)

蒸汽發(fā)生器是核電站核島的關(guān)鍵設(shè)備之一，其通過熱交換產(chǎn)生蒸汽，推動汽輪機(jī)做功，并且起到隔離一回路和二回路的作用。其項(xiàng)目蒸汽發(fā)生器為核1級設(shè)備，管板材料為18MnD5，管板表面堆焊鎳基合金(ENiCrFe-7)，傳熱管材料為NC30Fe。傳熱管與管板鎳基堆焊層采用定位脹+密封焊+液壓脹的方式進(jìn)行密封。如果密封焊縫出現(xiàn)損壞或者缺陷，就會造成腐蝕介質(zhì)對管板鎳基堆焊層的侵蝕，進(jìn)而影響整個(gè)核電設(shè)備的安全運(yùn)行。

滲透檢測用于檢測密封焊縫的表面缺陷，對針孔狀缺陷和疏松缺陷有著很好的檢測效果[1]。介紹了滲透檢測的工藝及操作，并對密封焊縫常見的滲透檢測的缺陷進(jìn)行了分析和總結(jié)。

1 滲透檢測工藝

滲透檢測工藝參照標(biāo)準(zhǔn)RCC-M MC4000(2007版)。管孔密封焊焊縫規(guī)格(直徑×壁厚)為17.73 mm× 1.01 mm，材料為NC30Fe，根據(jù)其結(jié)構(gòu)(見圖1)特點(diǎn)，采用溶劑去除型著色滲透檢測法對其進(jìn)行100%檢測，檢測時(shí)機(jī)為焊接完成后。

圖1 管孔密封焊焊縫結(jié)構(gòu)示意

傳熱管密封焊焊接不開坡口，焊接方式為不填絲的自動鎢極惰性氣體保護(hù)焊。焊喉尺寸(a)為圓心位于焊縫根部并完全內(nèi)切于焊縫中最大圓的半徑，a>0.66e(e為傳熱管壁厚)。在有氣孔或夾渣的情況下，a>∑di+ 0.66e，其中∑di=d1+d2(∑di為氣孔或夾渣的直徑之和,d1,d2為氣孔或夾渣的直徑)。

2 滲透檢測過程

2.1 滲透檢測材料的選擇

滲透檢測材料包括：UP-T型滲透劑;UR-T型清洗劑;UD-T型顯像劑;I型試塊(電鍍層厚度為30 μm,50 μm)。

每一批滲透檢測材料產(chǎn)品都應(yīng)按照RCC-M F6000(2007版)的附錄FV的方法進(jìn)行污染物含量的測定，并出具正式的試驗(yàn)報(bào)告。滲透檢測材料中的有害元素硫的含量應(yīng)低于0.02%，氟元素和氯元素的總含量應(yīng)低于0.02%。

2.2 檢測器材的選擇

檢測器材包括白光照度計(jì)、測溫儀、5～10倍放大鏡、量尺、干凈不脫毛的白紙或白布等。

2.3 工藝過程及操作

2.3.1 表面準(zhǔn)備及預(yù)清洗

實(shí)施滲透檢測前，管子管板密封焊縫使用丙酮作脫脂處理，并揮發(fā)至少10 min。待檢測的焊縫表面及相鄰至少25 mm的區(qū)域內(nèi)應(yīng)當(dāng)作清潔、干燥處理，并應(yīng)無銹蝕、氧化皮、焊劑、飛濺物、油脂、油漆、纖維、灰塵等干擾滲透或堵塞缺陷表面開口的外來物質(zhì)。

待測焊縫在預(yù)清洗之后，進(jìn)行自然蒸發(fā)干燥或者熱風(fēng)、冷風(fēng)干燥。干燥時(shí)間不小于5 min，確保在施加滲透劑之前密封焊縫表面已完全干燥清潔。

18Cr2Ni4W為高淬透性滲碳鋼，無珠光體及鐵素體轉(zhuǎn)變區(qū)，心部在滲碳空冷后獲得貝氏體及局部馬氏體組織（見圖7），其高淬透性特征可保證大模數(shù)行走輪心部完全淬透，輪齒心部以及壁厚中部為完全馬氏體組織，馬氏體的比體積大于熱處理前的貝氏體比體積，淬火后馬氏體組織含量越高，行走輪體積膨脹量越大，組織轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的淬火應(yīng)力越大。

2.3.2 施加滲透劑

采取刷涂方法施加滲透劑。使用不起毛的刷子，將滲透劑均勻地刷涂于焊縫表面，對于管孔密封焊縫內(nèi)部邊緣滲透劑的施加，刷涂寬度應(yīng)不小于25 mm，保證焊縫表面被滲透劑全部潤濕覆蓋。在整個(gè)滲透檢測過程中，管孔焊縫產(chǎn)品和使用的滲透劑的溫度應(yīng)保持在10 ℃～50 ℃。滲透過程中的產(chǎn)品如圖2所示。

圖2 滲透過程中的產(chǎn)品

2.3.3 去除多余滲透劑

管孔密封焊縫表面的多余滲透劑，應(yīng)采用清潔，干燥的布或者吸濕紙擦拭，直至絕大部分滲透劑被去除，再使用清洗劑潤濕的布或者吸濕紙輕擦，以去除殘留的滲透劑。在擦拭過程中，應(yīng)沿管孔順時(shí)針或者逆時(shí)針單方向擦拭，不得往復(fù)擦拭，以免造成焊縫表面污染。

2.3.4 干燥

溶劑去除型滲透檢測可以采取自然干燥的方法進(jìn)行干燥。干燥處理必須防止表面缺陷中滲透劑的干燥，試件表面溫度不應(yīng)超過50 ℃。

2.3.5 顯像

為了使得顯像劑均勻覆蓋在管孔焊縫表面，顯像劑必須搖勻后再噴涂，噴涂時(shí)需要上下左右全方位進(jìn)行。顯像劑噴嘴應(yīng)距離焊縫被檢表面300～400 mm，噴涂方向與被檢表面夾角為30°～40°。噴涂顯像劑后，受檢面應(yīng)形成一層薄而均勻的顯像劑薄膜。管孔密封焊縫的顯像時(shí)間為30～60 min。顯像過程中產(chǎn)品如圖3所示。

2.3.6 觀察與記錄

觀察顯像結(jié)果應(yīng)在顯像劑干燥之后立即進(jìn)行，只有達(dá)到規(guī)定的顯像時(shí)間后才能最終結(jié)束觀察。觀察時(shí)使用強(qiáng)光手電筒照明(光照度>500 lx)，對密封焊縫外表面和管口內(nèi)側(cè)進(jìn)行全方位觀察。

圖3 顯像過程中的產(chǎn)品

2.3.7 顯示評定與質(zhì)量驗(yàn)收

管孔密封焊縫的焊縫金屬上不允許有任何顯示，在距離焊縫邊緣5 mm范圍內(nèi)的母材上，任何尺寸大于1.5 mm的顯示，及所有尺寸小于1.5 mm但其間距小于3 mm的顯示，均為不合格。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，應(yīng)在滲透信息記錄表中記錄缺陷的數(shù)量、尺寸、類型和位置(依據(jù)管板上的字母數(shù)字鋼印號進(jìn)行識別確認(rèn))。

2.3.8 后處理

檢測完成后使用無絨棉布蘸取清洗劑，擦拭管孔焊縫表面，以去除滲透檢測過程中的殘留物。

3 檢測結(jié)果與分析

缺陷多為氣孔，呈現(xiàn)圓形顯示或者線形顯示，分散或者集中于焊縫圓周表面[2](見圖4)。缺陷產(chǎn)生的原因主要與清潔度有關(guān)，具體分析如下。

(1) 管板堆焊層內(nèi)部清潔度不高。管板的焊接方式為埋弧帶極堆焊+手工焊接，堆焊層內(nèi)部可能會存在微小雜質(zhì)，尤其是帶極收弧區(qū)域。管束基材內(nèi)部的潔凈性差，會影響到管束-管板焊縫的焊接質(zhì)量。

圖4 缺陷顯示

(2) 穿管和定位脹過程中清潔不當(dāng)。個(gè)別管孔及管束待焊區(qū)域未完全清潔，在雜質(zhì)等異物存在的情況下，將導(dǎo)致密封焊縫出現(xiàn)缺陷。

4 結(jié)語

采用溶劑去除型著色滲透檢測法可有效地檢測氣孔等缺陷，確保了蒸汽發(fā)生器管板管孔密封焊縫的質(zhì)量。通過對滲透檢測工藝流程及操作的試驗(yàn)研究，確定了合理的工藝參數(shù)，為密封焊縫的滲透檢測提供了有益的借鑒，為國內(nèi)核島主設(shè)備管板管孔密封焊接的質(zhì)量控制提供了經(jīng)驗(yàn)。