劉健　柴玉琨

【摘 要】核電站反應(yīng)堆中的接管安全端焊縫，由于長(zhǎng)期處于嚴(yán)峻工況中，為了保證其運(yùn)行安全，對(duì)該對(duì)接焊縫進(jìn)行了堆焊修復(fù)，修復(fù)層的結(jié)構(gòu)和厚度與常規(guī)堆焊層有差異，因此通過(guò)探頭研制，對(duì)比試塊設(shè)計(jì)加工及掃查試驗(yàn)，開(kāi)展了接管焊縫修復(fù)層超聲檢測(cè)技術(shù)研究。實(shí)現(xiàn)了該類修復(fù)層的超聲檢測(cè)。

【關(guān)鍵詞】修復(fù)層；相控陣；超聲檢測(cè)

隨著能源和環(huán)境問(wèn)題的日趨嚴(yán)峻，作為清潔高效的能源，核電站在各國(guó)迅速發(fā)展。但受到日本福島核電事故等的警示，核電站的安全比以往任何時(shí)候都更嚴(yán)格。特別是很多核電站已經(jīng)運(yùn)行多年，許多重要部件可能出現(xiàn)疲勞裂紋等嚴(yán)重威脅運(yùn)行安全的缺陷，其中，管道安全端對(duì)接焊縫就屬于此類，因長(zhǎng)期承受高溫、高壓、高輻照的惡劣工況，對(duì)疲勞有較高的敏感性，易誘發(fā)疲勞裂紋。

針對(duì)管道安全端對(duì)接焊縫的預(yù)防性修復(fù)，目前國(guó)內(nèi)外常用的技術(shù)是在管道外表面進(jìn)行堆焊修復(fù)，對(duì)原焊縫進(jìn)行加強(qiáng)修復(fù)。相比于常規(guī)堆焊層焊縫，該焊縫結(jié)構(gòu)特殊，修復(fù)層于管道的外表面，而且厚度較厚，需要針對(duì)該修復(fù)層開(kāi)展超聲檢測(cè)技術(shù)研究，確保修復(fù)層檢測(cè)的可靠性，保證后期運(yùn)行的安全。

1 檢測(cè)對(duì)象

1.1 結(jié)構(gòu)尺寸

該檢測(cè)技術(shù)的被檢對(duì)象為核電站穩(wěn)壓器的波動(dòng)管、噴霧管及卸壓管等焊縫的修復(fù)層。以波動(dòng)管為例，結(jié)構(gòu)尺寸示意圖如圖1所示。

1.2 檢測(cè)區(qū)域

修復(fù)堆焊層檢測(cè)區(qū)域如圖2所示，包含A-B-C-D的區(qū)域及熱影響區(qū)。

2 檢測(cè)器材

接管安全端修復(fù)層的檢測(cè)器材主要包括：超聲波探傷儀、探頭、對(duì)比試塊及耦合劑。

2.1 超聲波探傷儀

針對(duì)檢測(cè)對(duì)象的結(jié)構(gòu)，檢測(cè)的空間，采用超聲相控陣探傷儀超聲檢測(cè)技術(shù)。超聲相控陣探傷儀的型號(hào)為DANARAY-256/256PR，其實(shí)物圖見(jiàn)圖3。

2.2 超聲探頭

相控陣探頭頻率2MHz～5MHz，型號(hào)分別為ZPA-PB1D-LL-5MHZ-REX-5M-HY和ZPA-PB1D-LL-2.25MHZ-REX-5M-HY，探頭線長(zhǎng)度為5米，具體參數(shù)見(jiàn)表1。探頭實(shí)物圖如圖4所示。

2.3 對(duì)比試塊

對(duì)比試塊的材料、結(jié)構(gòu)尺寸、曲率、焊接及熱處理工藝和加工方式與實(shí)際產(chǎn)品相同，同時(shí)，對(duì)比試塊堆焊層的聲學(xué)性能與實(shí)際產(chǎn)品相同或接近。

對(duì)比試塊采用直徑1.6mm橫孔，布置深度為結(jié)合面、熱影響區(qū)及堆焊層厚度1/4、1/2、3/4處，三塊對(duì)比試塊編號(hào)分別為T1506154，T1506155，T1506154，對(duì)比試塊實(shí)物圖見(jiàn)圖5。

2.4 耦合劑

檢驗(yàn)時(shí)采用潤(rùn)濕性好、透聲性好，且不損傷檢驗(yàn)表面的核級(jí)耦合劑，并對(duì)人體無(wú)害的耦合劑，含硫量不大于200mg/L，鹵素（氟和氯）的總含量不大于200mg/L，檢驗(yàn)過(guò)程中，耦合劑的性質(zhì)應(yīng)穩(wěn)定不變化，檢驗(yàn)和校準(zhǔn)過(guò)程中，應(yīng)使用相同的耦合劑，本技術(shù)研究采用型號(hào)為CG-10的耦合劑。

3 檢測(cè)實(shí)施

分別在三塊對(duì)比試塊開(kāi)展了超聲相控陣檢測(cè)試驗(yàn)，超聲掃查分為縱向掃查和橫向掃查兩個(gè)方向，每個(gè)方向分別掃查深度為5mm、15mm和25mm的人工缺陷，掃查時(shí)移動(dòng)探頭，保證每個(gè)深度缺陷的幅度為最大，然后記錄其增益、折射角、信號(hào)幅度、噪聲幅度及信噪比等數(shù)據(jù)。圖6為檢測(cè)波形圖示例。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)接管安全端焊縫修復(fù)層進(jìn)行超聲相控陣檢查技術(shù)研究，開(kāi)展了探頭研制，試塊設(shè)計(jì)加工及掃查試驗(yàn)等工作，能有效發(fā)現(xiàn)不同埋藏深度直徑1.6mm橫孔，信噪比滿足檢查的要求，能夠?qū)穗娬痉€(wěn)壓器波動(dòng)管、噴霧管及卸壓管焊縫修復(fù)堆焊層進(jìn)行檢查，可為核電站接管安全端焊縫修復(fù)層及類似結(jié)構(gòu)提供技術(shù)參考。

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[責(zé)任編輯：張濤]