核電站穩壓器接管異種金屬焊縫射線探傷透照次數的確認

福建福清核電有限公司 福建福清 350318

隨著我國核電事業的快速發展，核電設施的不斷增多，探索高可靠性的在役檢查技術，提高無損檢測技術，以確保核電站安全穩定運營。

國內某核電站穩壓器（PRZ）接管異種金屬焊縫射線檢測采用的透照工藝和驗收，參照法國RCCM《壓水堆核島機械部件設計和建造規范》。因其結構的特殊性，異種金屬焊縫極難檢出有危害性的缺陷，詳見波動管與安全端焊縫示意圖見圖1，噴霧管接管與安全端焊縫見示意見圖2，安全閥、卸壓閥與安全端焊縫示意圖見圖3。因其特有的結構PRZ 接管焊縫役前及在役檢查只能采用雙壁單影方法進行透照，為了更好的檢出坡口處的缺陷還需采用偏移的方法即平行于坡口進行透照。

圖1 波動管與安全端焊縫示意圖

圖2 噴霧管接管與安全端焊縫見示意圖

射線檢測參數如表1：

1 核電站PRZ 接管異種金屬焊縫射線檢驗方法的確定

1.1 PRZ 接管異種焊縫射線檢驗方法初定

PRZ 接管焊其射線檢驗參照法國《壓水堆核島機械部件設計和建造規范》（RCC M MC 冊，2007 年版）。射線源放置在管外側實施斜透法透照，使射線源偏移接管坡口與堆焊層熔合線的距離分別為67mm，55mm，34mm。檢驗后底片雙片觀察時，黑度均可控制在規范要求的2.7-4.5 的范圍內。

圖3 安全閥、卸壓閥與安全端焊縫示意圖

1.2 直透法透照的穿透厚度與透照次數N 的關系

直透法透照如圖4 所示，當把射線源視為點源，膠片暗盒放在源的正對面進行直透法雙壁單影透照時，α=θ+η，α=1800/N，θ=η=90o/N。

圖4 直透法雙壁單影透照

式中：α-半有效角；

N-透照次數；

θ-影像最大失真角；

η-有效半輻射角。

在ΔOBD 中，根據角與邊的關系可推出：R/r=sin（β+θ）/sinβ，β=arcsin[（R/r）×sinη]-θ；在ΔOBA 中，根據角與邊的關系可推出：

式中：R-管外徑（mm）；r-管內徑（mm）。

斜透法透照的穿透厚度與透照次數N 的關系進行壁單影斜透法透照時，如圖5 所示，暗盒放在焊縫中心，射線源放置在暗盒對面的不銹鋼接管側，使得入射線與焊縫中心面成一個角度（即γ角），射線源距焊縫中心距離為S。射線最大穿透厚度：

表1 核電機組PRZ 接管異種焊縫射線檢測參數

圖5 傾斜法雙壁單影透照

1.3 γ 角及透照次數N 的的確定

由2.1 節中分析，PRZ 接管異種金屬焊縫的γ 射線檢驗，要求檢測到高強度低合金鋼/鎳基堆焊層融合面和鎳基堆焊層/填充金屬融合面兩個部位的微小線性顯示，入射線與焊縫中心面的夾角γ 符合：γ〉μ/2，μ=12°即：γ〉6°。

γ 增大時，射線穿過材質的距離增大，由于吸收與發散作用，射線的穿透能力降低；被檢區在底片上的影像變寬，影響檢測靈敏度。所以，γ 的值不宜太大。

如圖5 所示，雙壁單影透照時最少曝光次數N 由下列關系式確定：

式中：F-透照的焦距，

μ-焊縫坡口的角度。

2 實驗設備和方法

2.1 實驗設備

波動管試塊Ф380×[34+4（熱套管壁厚）]mm；

噴霧管試塊Ф152×[24+4（熱套管壁厚）]mm；

安全閥，泄壓閥試塊Ф190×30mm；

焦點尺寸為φ3×3mm 的Ir－192γ 射線源；

AGFAD3 工業級膠片，與其相匹配的顯、定影液；

鉛濾光片，厚度分別為1.0、2.0mm，按壁厚要求組合；

鉛增感屏，前、后屏=0.25（0.20）mm；中屏2×0.1mm 按壁厚要求組合；

暗室處理設備恒溫洗片機等；

觀片燈，黑白密度計，像質計等。

2.2 實驗方法和步驟

按不同透照次數（5、6、7、8）分別對2 種試塊進行透照，暗袋放在焊縫中心平面的接管處，源放在暗袋對面。接管外環側（不銹鋼側），與接管預堆邊焊融合線成一定距離，使的入射線與對面焊縫/預堆邊焊融合線的平面15°的夾角，分別進行實驗，然后測量出每張底片的最大和最小黑度值，觀察底片焊縫區的黑度變化情況、透照次數和底片黑度的實驗結果見表2、表3。

表2 噴霧管、安全閥、泄壓閥接管焊縫試塊透照次數、黑度之間關系

表3 波動管接管焊縫試塊透照次數、黑度之間關系

3 試驗數據分析

分析表3 中的模擬實驗數據可知：使用雙壁單影透照法進行射線檢驗時，射線透過被檢區中心部位的厚度較端部的厚度小，射線通過中心部位的衰減較小，到達膠片的射線能量較大，膠片產生較強的感光作用，底片黑度較大；相反，射線通過兩端部位時衰減較大，到達膠片的射線能量較小，膠片產生的感光作用較弱，底片黑度較小。模擬試驗表明，增加單條焊縫的透照次數N，控制每次透照長度，使得底片評片區的黑度差減小，滿足規范的黑度要求。

4 結語

綜合以上的實驗與討論結果，并結合前面的理論推導，可以得出以下結論：①PRZ 各個接管焊縫均實施斜透法雙壁單影γ 射線檢測；②PRZ 噴霧管、安全閥，卸壓閥接管異種金屬焊縫透照6次較為合適；③PRZ 波動管接管異種金屬焊縫透照8 次較為合適。