葛　亮，蔡家藩，聶　勇，梁　平

(核動(dòng)力運(yùn)行研究所， 武漢 430223)

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ASME規(guī)范對(duì)核設(shè)備制造和運(yùn)行期間的無(wú)損檢驗(yàn)要求對(duì)比

葛亮，蔡家藩，聶勇，梁平

(核動(dòng)力運(yùn)行研究所， 武漢 430223)

對(duì)比分析了美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)(ASME)規(guī)范對(duì)核設(shè)備在制造和運(yùn)行階段中，在檢驗(yàn)范圍、檢驗(yàn)技術(shù)和驗(yàn)收準(zhǔn)則等方面的無(wú)損檢驗(yàn)要求，對(duì)存在的差異進(jìn)行了歸納總結(jié)。

ASME；核設(shè)備；無(wú)損檢驗(yàn)；在役檢查

美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)(ASME)頒布的《鍋爐及壓力容器規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱ASME規(guī)范或規(guī)范)系列規(guī)范，至今已擴(kuò)展至11卷28冊(cè)。其中第Ⅲ卷《核設(shè)施部件建造規(guī)則》、第Ⅺ卷《核電廠部件在役檢查規(guī)則》與第Ⅱ卷《材料》、第V卷《無(wú)損檢驗(yàn)》、第VⅢ卷《壓力容器建造規(guī)則》、第Ⅸ卷《焊接和釬焊評(píng)定》等綜合起來(lái)，組成了核電廠設(shè)備的材料、設(shè)計(jì)、制造、焊接、檢測(cè)、運(yùn)行等方面的一套完整的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)體系[1]。

由于核設(shè)備包帶有或可能帶有強(qiáng)烈的放射性物質(zhì)，同時(shí)設(shè)備大多長(zhǎng)期處在高溫、高壓、高輻照環(huán)境下運(yùn)行；因此，為保障核設(shè)備的完整性及可用性，防止核事故的發(fā)生，在核電建造的全過(guò)程，即設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、安裝、運(yùn)行、退役等過(guò)程都需要進(jìn)行無(wú)損檢驗(yàn)。

ASME規(guī)范對(duì)核電建造各階段的無(wú)損檢驗(yàn)均有明確要求。這些要求主要包括對(duì)無(wú)損檢驗(yàn)人員、設(shè)備、驗(yàn)收、檢驗(yàn)方法和技術(shù)的要求，以及對(duì)被檢設(shè)備和部件的檢驗(yàn)范圍、檢驗(yàn)時(shí)機(jī)和檢驗(yàn)頻度的要求等。其中：ASME規(guī)范第Ⅲ卷《核設(shè)施部件建造規(guī)則》主要規(guī)定了核設(shè)備制造過(guò)程中及役前檢查中的無(wú)損檢驗(yàn)要求；第V卷《無(wú)損檢驗(yàn)》主要規(guī)定了核設(shè)備材料和焊縫的無(wú)損檢驗(yàn)方法；第Ⅺ卷《核電廠部件在役檢查規(guī)則》主要規(guī)定了核設(shè)備役前以及役中的無(wú)損檢驗(yàn)要求。這些要求形成了一套完整的核電設(shè)備無(wú)損檢驗(yàn)體系，切實(shí)有效地提高了核設(shè)備的可靠性和安全性，保障了核反應(yīng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

1　概述

目前，國(guó)內(nèi)采用ASME規(guī)范設(shè)計(jì)的核電機(jī)組有秦山核電一廠的CP300堆型，三門、海洋核電站的AP1000堆型等。以上這些堆型在設(shè)備制造、役前及在役檢查階段，均按照ASME規(guī)范的要求實(shí)施無(wú)損檢驗(yàn)。有些采用其他規(guī)范設(shè)計(jì)的核電站，如秦山核電二廠1、2號(hào)機(jī)組的CP600堆型，在制造階段也采用ASME規(guī)范實(shí)施無(wú)損檢驗(yàn)。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)采用ASME規(guī)范進(jìn)行無(wú)損檢驗(yàn)的核電機(jī)組越來(lái)越多，因此有必要對(duì)規(guī)范中的無(wú)損檢驗(yàn)要求進(jìn)行梳理，對(duì)不同階段中的無(wú)損檢驗(yàn)要求進(jìn)行對(duì)比，以便更好地理解和使用規(guī)范。

筆者從核設(shè)備制造和運(yùn)行中的無(wú)損檢驗(yàn)的目的出發(fā)，概括性地描述了ASME規(guī)范第Ⅲ卷《核設(shè)施部件建造規(guī)則》和第Ⅺ卷《核電廠部件在役檢查規(guī)則》，在設(shè)備制造、役前及在役檢查中的無(wú)損檢驗(yàn)要求和應(yīng)用；并對(duì)不同階段中ASME規(guī)范對(duì)無(wú)損檢驗(yàn)的技術(shù)要求，就檢驗(yàn)范圍、檢驗(yàn)技術(shù)和驗(yàn)收等方面進(jìn)行了簡(jiǎn)要對(duì)比和分析。

2　制造中的無(wú)損檢驗(yàn)要求

為保障核設(shè)備在制造過(guò)程中的安全運(yùn)行，幾乎要對(duì)所有材料、零部件等按規(guī)定進(jìn)行無(wú)損檢驗(yàn)，以證明所生產(chǎn)的設(shè)備符合使用要求。無(wú)損檢驗(yàn)，包括原材料驗(yàn)收，工藝控制，零部件，焊接接頭以及水壓試驗(yàn)之后的最終質(zhì)量驗(yàn)收。ASME規(guī)范第Ⅲ卷《核設(shè)施部件建造規(guī)則》對(duì)設(shè)備制造過(guò)程中的無(wú)損檢驗(yàn)要求做出了明確規(guī)定[1]。

2.1整體結(jié)構(gòu)

ASME規(guī)范第Ⅲ卷按照三個(gè)層次對(duì)部件和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，并對(duì)各類部件分別做出無(wú)損檢驗(yàn)要求。

第一個(gè)層次，按照安全級(jí)別和作用將被檢設(shè)備分為7個(gè)類別，分別為核安全1級(jí)部件、2級(jí)部件、3級(jí)部件、MC級(jí)部件、支承件、堆芯支承結(jié)構(gòu)以及高溫使用的核1級(jí)部件，各部件要求對(duì)應(yīng)第Ⅲ卷第一冊(cè)中的NB分卷至NH分卷，其中前6類均規(guī)定了無(wú)損檢驗(yàn)的要求。

第二個(gè)層次，將各級(jí)部件分為焊縫檢測(cè)和原材料檢測(cè)兩大類，對(duì)應(yīng)各分卷中的第5000章“檢測(cè)”和第2500節(jié)“材料的檢測(cè)和補(bǔ)修”。

第三個(gè)層次，分別對(duì)焊縫和原材料進(jìn)行分類。焊縫按照焊縫系數(shù)和焊縫類型分為容器的A類、B類、C類、D類焊縫，管道、閥門焊縫以及角焊縫等。原材料按照加工工藝分為板材、鍛件、棒材以及管材等。

對(duì)各類檢查部件和結(jié)構(gòu)，ASME規(guī)范第Ⅲ卷相應(yīng)章節(jié)規(guī)定了無(wú)損檢驗(yàn)方法要求、檢驗(yàn)時(shí)機(jī)要求、檢驗(yàn)人員要求；對(duì)于不同的檢驗(yàn)方法還規(guī)定了相應(yīng)的檢驗(yàn)技術(shù)、顯示評(píng)定和驗(yàn)收準(zhǔn)則等要求。圖1為ASME第Ⅲ卷中無(wú)損檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)體系。

圖1　ASME第Ⅲ卷無(wú)損檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)體系

2.2檢驗(yàn)要求

以第Ⅲ卷第一冊(cè)的NB-5000“檢測(cè)”(核一級(jí)部件焊縫的檢驗(yàn)要求)為例進(jìn)行說(shuō)明，該章對(duì)不同類型焊縫的檢驗(yàn)范圍、檢驗(yàn)方法和驗(yàn)收準(zhǔn)則等方面做出了規(guī)定，并對(duì)所使用檢驗(yàn)技術(shù)、檢驗(yàn)時(shí)機(jī)和執(zhí)行檢驗(yàn)的人員提出了要求。

制造和役前檢查中的無(wú)損檢驗(yàn)方法和技術(shù)，一般應(yīng)按照第V卷《無(wú)損檢驗(yàn)》的要求進(jìn)行。另外，相應(yīng)各方法的檢驗(yàn)程序，也應(yīng)按照第V卷的要求進(jìn)行編寫。但對(duì)于役前檢查中的超聲檢驗(yàn)需參照第Ⅺ卷的要求執(zhí)行。

對(duì)于容器的A類、B類、C類焊接接頭以及管道、泵上和閥門上的環(huán)焊縫及縱焊縫，一般應(yīng)使用射線、超聲、磁粉或液體滲透方法實(shí)施檢驗(yàn)。對(duì)于容器的D類焊接接頭和其他焊接接頭，一般需使用磁粉或液體滲透法實(shí)施檢驗(yàn)；對(duì)于有些焊接接頭也提出了體積檢驗(yàn)的要求。各類焊縫的檢驗(yàn)范圍主要包括焊縫坡口表面、焊縫和相鄰母材以及堆焊層等。

各類焊縫無(wú)損檢驗(yàn)時(shí)機(jī)，一般在中間熱處理或最終熱處理之后，除非熱處理后的狀態(tài)無(wú)法滿足檢驗(yàn)條件要求；或?qū)τ谝恍┎考跓崽幚砗?，?huì)使用其他同類型的檢驗(yàn)方法進(jìn)行補(bǔ)充等情況。如容器焊縫若在熱處理后進(jìn)行超聲檢驗(yàn)，則射線檢驗(yàn)可在熱處理前進(jìn)行。另外，規(guī)范還要求容器焊縫在水壓試驗(yàn)后，應(yīng)進(jìn)行所有要求的體積檢查。

在驗(yàn)收準(zhǔn)則方面，設(shè)備制造過(guò)程中和設(shè)備安裝后的役前檢驗(yàn)略有不同。在設(shè)備制造過(guò)程中，任何具有裂紋、未熔合或未焊透特征的危害性缺陷均拒絕驗(yàn)收，其他類型的缺陷驗(yàn)收與否一般與其尺寸、長(zhǎng)度或數(shù)量有關(guān)。

在檢驗(yàn)人員要求方面，ASME第Ⅲ卷規(guī)定在設(shè)備制造階段無(wú)損檢驗(yàn)人員必須通過(guò)培訓(xùn)和考核，并取得相應(yīng)的資格證書才能從事無(wú)損檢驗(yàn)工作。無(wú)損檢驗(yàn)人員的培訓(xùn)、考核和取證必須滿足SNT-TC-1A《無(wú)損檢測(cè)人員資格鑒定和認(rèn)證推薦實(shí)施細(xì)則》的推薦導(dǎo)則的要求。

3　運(yùn)行中的無(wú)損檢驗(yàn)要求

為保障核設(shè)備在服役中的可靠性，必須根據(jù)設(shè)計(jì)部門或規(guī)范規(guī)定的周期和方法及制造部門提交的具體部件的檢驗(yàn)細(xì)則對(duì)指定設(shè)備進(jìn)行可靠的無(wú)損檢驗(yàn)。ASME規(guī)范第Ⅺ卷《核電廠部件在役檢查規(guī)則》對(duì)服役前及在役檢查的無(wú)損檢驗(yàn)要求做出了明確規(guī)定。

3.1整體結(jié)構(gòu)

ASME規(guī)范第Ⅺ卷包含三冊(cè)，分別規(guī)定了壓水堆、高溫氣冷堆和液態(tài)金屬冷卻堆的在役檢查規(guī)則。該卷對(duì)后兩種堆型的在役檢查要求尚未完善，主要是針對(duì)壓水堆核電廠的在役檢查。

與第Ⅲ卷類似，ASME規(guī)范第Ⅺ卷按照部件的系統(tǒng)和作用將其進(jìn)行分類，不同級(jí)別部件的檢驗(yàn)要求也不相同。類別包括核一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)部件、MC和CC級(jí)金屬內(nèi)襯設(shè)備以及各部件的支承件等，對(duì)應(yīng)IWB分卷至IWL分卷。在各分卷之前為通用要求IWA分卷，在各分卷之后為強(qiáng)制性和非強(qiáng)制性附錄。

第Ⅺ卷對(duì)各分卷中不同類型的檢驗(yàn)部件和區(qū)域進(jìn)行了分類，如B-A類為反應(yīng)堆壓力容器承壓焊縫，B-J類為管道焊縫。針對(duì)各類檢查部件和結(jié)構(gòu)，ASME規(guī)范第Ⅺ卷相應(yīng)章節(jié)規(guī)定了無(wú)損檢驗(yàn)方法要求、檢驗(yàn)計(jì)劃要求和檢驗(yàn)人員要求。對(duì)于不同的檢驗(yàn)方法還規(guī)定了相應(yīng)的檢驗(yàn)技術(shù)、顯示評(píng)定和驗(yàn)收準(zhǔn)則等。圖2為ASME第Ⅺ卷中無(wú)損檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)體系。

圖2　ASME第Ⅺ卷無(wú)損檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)體系

3.2檢驗(yàn)要求

第Ⅺ卷定義了役前和在役檢查中的各種檢驗(yàn)方法，明確了無(wú)損檢驗(yàn)人員的考核、設(shè)備服役中的檢查計(jì)劃以及檢驗(yàn)評(píng)定等方面的要求。

無(wú)損檢驗(yàn)方法按照檢驗(yàn)的目的和區(qū)域的不同分為目視檢驗(yàn)、表面檢驗(yàn)和體積檢驗(yàn)三大類。目視檢驗(yàn)主要針對(duì)部件表面的不連續(xù)和缺陷、承壓設(shè)備的泄漏痕跡以及機(jī)械結(jié)構(gòu)的形變和完整性等；表面檢驗(yàn)用于顯示表面存在不連續(xù)，主要包括磁粉、液體滲透、渦流等幾種方法；體積檢驗(yàn)用于顯示整個(gè)材料體積內(nèi)存在的不連續(xù)，主要采用射線和超聲方法。其中，超聲方法在附件Ⅰ中做出了規(guī)定；當(dāng)渦流方法作為表面檢驗(yàn)時(shí)，其檢驗(yàn)要求在附件Ⅳ中做出了規(guī)定；其他檢驗(yàn)方法采用ASME規(guī)范第Ⅴ卷《無(wú)損檢驗(yàn)》的檢驗(yàn)要求。

由于設(shè)備服役期間的無(wú)損檢驗(yàn)一般安排在換料大修期間進(jìn)行，規(guī)范以大修周期為節(jié)點(diǎn)，在IWA分卷中對(duì)檢驗(yàn)計(jì)劃提出了總的檢驗(yàn)要求，在各分卷中對(duì)各部件的無(wú)損檢驗(yàn)提出了具體要求，如檢查進(jìn)度要求，檢查比例要求，檢驗(yàn)方法要求和檢查間隔要求等。

在驗(yàn)收準(zhǔn)則方面，第Ⅺ卷規(guī)定，對(duì)于表面方法或射線檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的缺陷，驗(yàn)收準(zhǔn)則一般與缺陷長(zhǎng)度相關(guān)；對(duì)于超聲檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的缺陷，驗(yàn)收準(zhǔn)則一般與深度位置、長(zhǎng)度和高度相關(guān)；對(duì)于層狀缺陷，驗(yàn)收準(zhǔn)則一般與面積相關(guān)。為了對(duì)無(wú)損檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，第Ⅺ卷對(duì)缺陷的尺寸和形狀進(jìn)行了歸一化處理，對(duì)相鄰缺陷的合并原則做出了明確規(guī)定，對(duì)各檢驗(yàn)部件的驗(yàn)收準(zhǔn)則均做出了明確要求。

在檢驗(yàn)人員要求方面，第Ⅺ卷要求無(wú)損檢驗(yàn)人員應(yīng)按ANSI/ASNT CP-189《無(wú)損檢驗(yàn)人員考核和發(fā)證》準(zhǔn)備的書面試卷進(jìn)行考核并取證。對(duì)于附錄VⅢ中規(guī)定的需要進(jìn)行驗(yàn)證的項(xiàng)目，檢驗(yàn)人員還需通過(guò)相應(yīng)的驗(yàn)證。

4　ASME第Ⅲ卷和第Ⅺ卷的無(wú)損檢驗(yàn)要求對(duì)比分析

ASME第Ⅲ卷規(guī)定了核設(shè)備制造中的無(wú)損檢驗(yàn)要求，第Ⅺ卷規(guī)定了核設(shè)備在役前和在役檢查中的無(wú)損檢驗(yàn)要求，同時(shí)對(duì)設(shè)備安裝后的役前檢查要求也做出了規(guī)定。由于檢驗(yàn)?zāi)康?、檢驗(yàn)條件的不同，相應(yīng)對(duì)無(wú)損檢驗(yàn)的檢驗(yàn)要求也有所不同。

4.1檢驗(yàn)范圍

設(shè)備制造過(guò)程中，第Ⅲ卷要求在設(shè)備的原材料熱處理后、焊縫坡口加工完成后，焊接熱處理后，水壓試驗(yàn)后等多個(gè)環(huán)節(jié)均應(yīng)實(shí)施相應(yīng)的無(wú)損檢驗(yàn)。當(dāng)設(shè)備在出廠時(shí)，往往已經(jīng)過(guò)各種方法的多次檢驗(yàn)。同時(shí)，第Ⅲ卷對(duì)所有核級(jí)部件均提出了相應(yīng)的無(wú)損檢驗(yàn)要求，覆蓋范圍很廣。

在設(shè)備安裝后或設(shè)備服役期間，由于檢驗(yàn)?zāi)康暮蜋z驗(yàn)條件的限制，第Ⅺ卷要求的無(wú)損檢驗(yàn)范圍總體來(lái)說(shuō)比第Ⅲ卷的要小。對(duì)于母材和設(shè)備安裝后不可達(dá)的部位一般不實(shí)施檢驗(yàn)，對(duì)于一些管道和設(shè)備焊縫按照檢查計(jì)劃的要求抽取一定的比例進(jìn)行檢驗(yàn)。但針對(duì)設(shè)備服役中會(huì)產(chǎn)生的缺陷，第Ⅺ卷相對(duì)于第Ⅲ卷也增加了一些檢驗(yàn)項(xiàng)目，如設(shè)備或結(jié)構(gòu)的變形、泄漏和狀態(tài)的檢驗(yàn)，這些檢驗(yàn)一般以目視方法為主。

4.2檢驗(yàn)技術(shù)

在檢驗(yàn)方法方面，第Ⅲ卷以無(wú)損檢驗(yàn)的原理對(duì)檢驗(yàn)方法進(jìn)行劃分，如射線、超聲、液體滲透等。第Ⅺ卷在此基礎(chǔ)上，對(duì)各檢驗(yàn)方法按照檢驗(yàn)?zāi)康暮蛥^(qū)域的不同，分為了目視、表面和體積檢驗(yàn)等，對(duì)各檢驗(yàn)方法進(jìn)行歸類；并以這三種大的檢驗(yàn)方法分別對(duì)各部件提出檢驗(yàn)要求，如對(duì)穩(wěn)壓器接管與筒體連接焊縫提出了體積檢驗(yàn)要求；在具體執(zhí)行過(guò)程中，可根據(jù)實(shí)際情況實(shí)施射線檢驗(yàn)或超聲檢驗(yàn)。另外，對(duì)于體積檢驗(yàn)來(lái)說(shuō)，第Ⅲ卷更偏向于使用射線檢驗(yàn)技術(shù)，而第Ⅺ卷更偏向于使用超聲檢驗(yàn)技術(shù)。

在役前和在役檢查中，由于條件限制，大多被檢部件只能從一個(gè)方向接近，且檢驗(yàn)方法往往會(huì)受到限制，例如反應(yīng)堆壓力容器(以下簡(jiǎn)稱RPV)筒體承壓焊縫，一般僅從內(nèi)表面進(jìn)行超聲和目視檢驗(yàn)；而在設(shè)備制造中，對(duì)該焊縫一般從內(nèi)、外表面采用多種檢驗(yàn)方法進(jìn)行檢測(cè)。相應(yīng)的，一些部件在制造過(guò)程中，第Ⅲ卷要求使用磁粉或液體滲透進(jìn)行檢測(cè)，Ⅺ卷中則降低了要求，僅需使用目視檢驗(yàn)方法。

另一方面，因檢查目的不同，對(duì)在役檢查來(lái)說(shuō)主要是為了檢測(cè)服役中可能會(huì)產(chǎn)生的缺陷，因此ASME第Ⅺ卷，對(duì)有些檢驗(yàn)部位相對(duì)于第Ⅲ卷的檢驗(yàn)技術(shù)做出了新的規(guī)定或要求，例如主設(shè)備的內(nèi)圓角區(qū)，在在役檢查中針對(duì)該區(qū)域可能會(huì)出現(xiàn)的裂紋等危險(xiǎn)性缺陷，提出了明確的檢驗(yàn)要求。

另外，第Ⅺ卷對(duì)一些相對(duì)重要的檢驗(yàn)部件的超聲檢驗(yàn)方法，提出了能力驗(yàn)證要求，例如RPV相關(guān)部件和管道的超聲檢驗(yàn)。實(shí)施這些部件役前和在役檢查的檢驗(yàn)技術(shù)、檢驗(yàn)人員和檢驗(yàn)設(shè)備必須滿足附錄ⅤⅢ考核要求。

國(guó)內(nèi)從2009年開(kāi)始，NNSA(國(guó)家核安全局)已對(duì)核電站的役前和在役檢查技術(shù)提出了能力驗(yàn)證的要求；而各檢驗(yàn)服務(wù)單位的檢驗(yàn)程序，為了滿足驗(yàn)證的要求，所使用的檢驗(yàn)技術(shù)和測(cè)量方法可能與ASME規(guī)范存在一定差異。

例如，目前通過(guò)能力驗(yàn)證的RPV超聲檢驗(yàn)程序中，對(duì)于缺陷的自身高度測(cè)量均采用尖端衍射信號(hào)技術(shù)進(jìn)行測(cè)量。缺陷長(zhǎng)度測(cè)量方式有所不同，存在-6，-12 dB和背景噪聲測(cè)量法等幾種方法，而制造階段一般采用-6 dB法進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量。

由于役前檢查階段所使用的缺陷長(zhǎng)度測(cè)量技術(shù)與制造階段的不同，有可能造成同樣一個(gè)缺陷兩個(gè)階段測(cè)量的長(zhǎng)度不一致，進(jìn)而會(huì)造成不同的結(jié)果。為了避免此類情況的發(fā)生，在役前檢查發(fā)現(xiàn)的缺陷，如果按照ASME Ⅲ卷驗(yàn)收，應(yīng)采用與制造廠一樣的缺陷長(zhǎng)度測(cè)量方式，重新分析數(shù)據(jù)，再按照制造驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收。

4.3驗(yàn)收準(zhǔn)則

ASME規(guī)范第Ⅲ卷，對(duì)設(shè)備制造過(guò)程中的缺陷顯示驗(yàn)收準(zhǔn)則做出了規(guī)定，第Ⅺ卷對(duì)役前和在役檢查的驗(yàn)收準(zhǔn)則做出了規(guī)定?？紤]到設(shè)備安裝后和服役期間的條件與設(shè)備制造過(guò)程中有所不同，各階段的驗(yàn)收準(zhǔn)則有所不同。一般來(lái)說(shuō)，設(shè)備制造中的缺陷驗(yàn)收準(zhǔn)則要嚴(yán)于役前檢查，役前檢查要嚴(yán)于在役檢查或與在役檢查相當(dāng)。第Ⅲ卷中規(guī)定，所有危害性缺陷顯示均拒絕驗(yàn)收，且需對(duì)發(fā)現(xiàn)超過(guò)驗(yàn)收準(zhǔn)則缺陷的區(qū)域進(jìn)行返修。第Ⅺ卷中規(guī)定，役前和在役檢查中發(fā)現(xiàn)的危害性缺陷顯示，一般超過(guò)一定尺寸才拒絕驗(yàn)收；對(duì)于超標(biāo)顯示還需進(jìn)一步通過(guò)斷裂力學(xué)進(jìn)行缺陷擴(kuò)展分析，若分析結(jié)果表明缺陷不影響設(shè)備在役期內(nèi)的安全性和可用性，則僅需跟蹤檢查，無(wú)需返修處理。

5　應(yīng)用實(shí)例

以壓水堆型核RPV筒體環(huán)焊縫檢驗(yàn)為例，分別介紹設(shè)備制造和在役檢查中對(duì)該焊縫的超聲檢驗(yàn)方法、技術(shù)要求和驗(yàn)收準(zhǔn)則。

5.1檢驗(yàn)部件概述

RPV的筒體內(nèi)徑為4 000 mm左右，壁厚為210 mm左右，整個(gè)筒體母材采用低合金鋼，考慮到耐腐蝕等特殊要求，在內(nèi)壁要求堆焊一層6 mm左右的不銹鋼堆焊層。RPV的外形和焊縫位置，見(jiàn)圖3。按照ASME第Ⅲ卷和第Ⅺ卷要求，均需對(duì)該焊縫實(shí)施超聲檢驗(yàn)。

圖3　RPV結(jié)構(gòu)示意

5.2制造中的檢查

按照ASME第Ⅲ卷要求，該焊縫的檢查區(qū)域?yàn)楹缚p金屬加上焊縫邊緣兩側(cè)13 mm的母材范圍。

該焊縫超聲檢查的檢驗(yàn)技術(shù)、檢驗(yàn)人員和檢驗(yàn)設(shè)備應(yīng)按照ASME規(guī)范第V卷《無(wú)損檢驗(yàn)》的要求執(zhí)行。一般采用手動(dòng)檢查方式，使用45°，60°，70°橫波以及直探頭從焊縫內(nèi)外兩面，每個(gè)面進(jìn)行平行于焊縫和垂直于焊縫四個(gè)方向分別對(duì)焊縫實(shí)施全體積檢驗(yàn)；45°，60°，70°橫波用于焊縫的檢測(cè)，直探頭用于檢測(cè)各探頭聲束經(jīng)過(guò)的區(qū)域、層狀缺陷以及判斷缺陷性質(zhì)。

設(shè)備制造中，對(duì)該焊縫中發(fā)現(xiàn)的缺陷記錄和驗(yàn)收準(zhǔn)則如下：

記錄回波幅度超過(guò)20%DAC(距離-波幅曲線)的所有缺陷，并確定所有這些缺陷的形狀、性質(zhì)和位置。其中核安全1級(jí)部件容器筒體焊縫的驗(yàn)收準(zhǔn)則如下：

(1) 顯示波幅超過(guò)DAC曲線，且長(zhǎng)度超過(guò)下列規(guī)定值的缺陷均不得驗(yàn)收：① 對(duì)于焊縫厚度t小于19 mm，顯示波幅大于100%DAC且長(zhǎng)度大于6 mm。② 對(duì)于焊縫厚度t為19～57 mm，顯示波幅大于100%DAC且長(zhǎng)度大于t/3 mm。③ 對(duì)于焊縫厚度t大于57 mm，顯示波幅大于100%DAC且長(zhǎng)度大于19 mm。如焊縫為兩種不同厚度，厚度t取小值。

(2) 確定顯示特征為裂紋、未熔合和未焊透，不論其長(zhǎng)度如何均不得驗(yàn)收。

5.3在役檢查

按照ASME第Ⅺ卷要求，該焊縫的檢查區(qū)域?yàn)楹缚p金屬加上焊縫邊緣兩側(cè)1/2壁厚的母材范圍。

該焊縫超聲檢查的檢驗(yàn)技術(shù)、檢驗(yàn)人員和檢驗(yàn)設(shè)備需通過(guò)ASME第Ⅺ卷附錄VⅢ要求的能力驗(yàn)證。由于核電站的特殊性，在役檢查時(shí)不可從外側(cè)接近，通常在役檢查時(shí)從內(nèi)側(cè)采用遠(yuǎn)距離自動(dòng)超聲檢驗(yàn)技術(shù)，一般分為探測(cè)和缺陷定量?jī)刹竭M(jìn)行檢測(cè)：

第一步為探測(cè)：使用45°、60°橫波、70°雙晶/多晶縱波和直探頭在垂直于焊縫和平行于焊縫四個(gè)方向，對(duì)檢驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行全體積掃查。45°、60°橫波探頭用于檢測(cè)焊縫中深度大于20 mm的區(qū)域，70°雙晶/多晶縱波探頭用于檢測(cè)焊縫近表面區(qū)域，直探頭用于檢測(cè)各探頭聲束經(jīng)過(guò)的區(qū)域、層狀缺陷以及判斷缺陷性質(zhì)。一般參考ASME規(guī)范第Ⅺ卷強(qiáng)制性附錄Ⅲ的要求執(zhí)行。

第二步為定量：根據(jù)檢測(cè)得到的缺陷位置和方向。使用45°縱波探頭對(duì)缺陷區(qū)域進(jìn)行更為精密的掃查，進(jìn)而確定缺陷的高度和長(zhǎng)度尺寸。

在役檢查中，對(duì)該焊縫中發(fā)現(xiàn)的缺陷的記錄和驗(yàn)收準(zhǔn)則如下：① 如果被懷疑是缺陷顯示，不論幅度大小均要記錄。② 如果不能確定是幾何結(jié)構(gòu)還是冶金因素形成的顯示，其回波幅度大于或等于20%DAC時(shí)應(yīng)記錄。③ 如果被判定為幾何結(jié)構(gòu)或冶金結(jié)構(gòu)顯示時(shí)，在役前檢查時(shí)，記錄大于或等于20%DAC幅值的結(jié)構(gòu)顯示；在役檢查時(shí)，記錄大于或等于50%DAC幅值的結(jié)構(gòu)顯示。

役前/在役檢查時(shí)，缺陷記錄數(shù)據(jù)包括自身高度測(cè)量和長(zhǎng)度測(cè)量值，根據(jù)高度和長(zhǎng)度的比值關(guān)系進(jìn)行驗(yàn)收，其中RPV筒體環(huán)焊縫的驗(yàn)收準(zhǔn)則見(jiàn)表1。表1中t為焊縫的標(biāo)稱壁厚；埋藏缺陷顯示的總深度取2a；Y=s/a，如果Y小于0.4，內(nèi)部缺陷顯示按表面缺陷顯示處理；如果Y大于1.0，則Y取1.0。

表1　 RPV筒體環(huán)焊縫允許的平面缺陷　%

6　結(jié)論

ASME規(guī)范第Ⅲ卷和第Ⅺ卷均提出了核設(shè)備無(wú)損檢驗(yàn)的要求，共同構(gòu)成了核電設(shè)備的無(wú)損檢驗(yàn)體系。從規(guī)范適用的工程階段上來(lái)說(shuō)，在設(shè)備制造階段使用第Ⅲ卷的無(wú)損檢驗(yàn)要求，在此后的役前、在役階段一般使用第Ⅺ卷的無(wú)損檢驗(yàn)要求。由于檢驗(yàn)條件和檢驗(yàn)?zāi)康牟煌跓o(wú)損檢驗(yàn)要求上也就存在一些差異。

一般來(lái)說(shuō)，設(shè)備制造階段相對(duì)于在役檢查期間的檢驗(yàn)范圍覆蓋面更廣，檢驗(yàn)手段更為全面，驗(yàn)收準(zhǔn)則更為嚴(yán)格。但在實(shí)際檢驗(yàn)中，由于兩卷對(duì)檢驗(yàn)人員、檢驗(yàn)設(shè)備和檢驗(yàn)技術(shù)的要求并不完全相同，甚至在有些需要進(jìn)行能力驗(yàn)證的檢查項(xiàng)目中，第Ⅺ卷對(duì)各方面要求更為嚴(yán)格。因此制造階段和役前階段對(duì)相同部件的無(wú)損檢驗(yàn)結(jié)果有時(shí)會(huì)存在一定差異。

[1] 朱從斌,葛林濤,朱坤. 核島主設(shè)備制造和役前檢查階段無(wú)損檢測(cè)技術(shù)差異[J]. 無(wú)損檢測(cè), 2015, 37(9): 50-54.

Differences of NDT Technology Requirement between Manufacture and Operation Period of Nuclear Equipment in ASME Code

GE Liang, CAI Jia-fan, NIE Yong, LIANG Ping

(Research Institute of Nuclear Power Operation, Wuhan 430223, China)

This paper takes the ASME code as an example to describe the requirement of NDT for nuclear equipment in Manufacture and Operation Periods, and to analyze and compare the corresponding requirements of inspection scope, technique and acceptance standard in this two period, as well as, the sum-up the difference.

ASME; Nuclear equipment; NDT; In-service inspection

2015-08-18

葛亮(1986-)，男，學(xué)士，工程師，主要從事無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究和工程應(yīng)用工作。

10.11973/wsjc201603021

TG115.28

A

1000-6656(2016)03-0085-06