任俊波 王學(xué)權(quán) 羅建東 童靖壘 王哲 劉成 許貴平

摘? 要：本文描述了脈沖堆的特點(diǎn)及我國(guó)脈沖堆發(fā)展的歷史。詳細(xì)分析了壓力容器內(nèi)壁水下視頻檢查技術(shù)的相關(guān)要求，包括相關(guān)法規(guī)、檢查技術(shù)、檢查設(shè)備、專用試塊、檢查程序以及結(jié)果處理的相關(guān)要求。脈沖堆是我國(guó)重要的研究堆之一，是我國(guó)核工業(yè)的重要組成部分，可靠的研究堆專用在役檢查技術(shù)能夠保障脈沖堆的安全運(yùn)行，有利于我國(guó)核工業(yè)事業(yè)的健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：脈沖堆? 水下視頻檢查? 壓力容器內(nèi)壁? 間接目視檢查

Underwater Video Inspection Technology for Inner Wall of Pressure Vessel of Pulsed Reactor

REN Junbo? WANG Xuequan? LUO Jiandong? TONG Jinglei? WANG Zhe? LIU Cheng? XU Guiping

（Nuclear Power Institute of China， Chengdu， Sichuan Province， 610213 China）

Abstract： This paper describes the characteristics of pulsed reactor and the development history of pulsed reactor in China. The relevant requirements of underwater video inspection technology for inner wall of pressure vessel are analyzed in detail， including relevant regulations， inspection technology， inspection equipment， special test block， inspection procedure and result processing. Pulsed reactor is one of the important research reactors in China and an important part of China's nuclear industry. Reliable in-service inspection technology for research reactor can ensure the safe operation of pulsed reactor and will profit the healthy development of China's nuclear industry.

Key Words： Pulsed reactor; Underwater video inspection; Inner wall of pressure vessel; Indirect visual inspection

核反應(yīng)堆是實(shí)現(xiàn)核燃料受控核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置。反應(yīng)堆按用途分大致可以分為研究堆、動(dòng)力堆、生產(chǎn)堆和特殊用途堆等。研究堆在核科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展中起著重要作用，脈沖堆是我國(guó)重要的研究堆型。脈沖堆采用鈾-氫化鋯燃料元件，在科學(xué)研究方面具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，是一種具有固有安全特性的中子源輻照反應(yīng)堆，在科學(xué)研究方面具有較大應(yīng)用價(jià)值。我國(guó)第一座脈沖堆于1990年由中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)研制建成[1]。第二脈沖堆是西安脈沖堆，該堆于1996年1月開工建造，2001年1月投入試運(yùn)行及實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，該脈沖堆具有一堆多功能的獨(dú)特性能[2-3]。脈沖堆屬于游泳池堆型，壓力容器不設(shè)置頂蓋，只設(shè)置活動(dòng)式蓋板，來自空氣中的外來物較多，因此需要定期對(duì)壓力容器內(nèi)壁實(shí)施水下視頻檢查。

1水下視頻檢查技術(shù)及設(shè)備

無損檢測(cè)技術(shù)中的目視檢查方法包括直接目視檢測(cè)和間接目視檢測(cè)技術(shù)。直接目視檢測(cè)是指直接用人眼或使用放大倍數(shù)為6倍以下的放大鏡，對(duì)試件進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于無法直接進(jìn)行觀察的區(qū)域，可輔助以各種光學(xué)儀器或設(shè)備進(jìn)行間接觀察，如使用反光鏡、望遠(yuǎn)鏡、工業(yè)內(nèi)窺鏡或水下視頻檢測(cè)裝置進(jìn)行檢測(cè)[4]，水下視頻檢查屬于間接目視檢測(cè)的一種。

脈沖堆壓力容器內(nèi)壁水下視頻檢查采用的是進(jìn)口耐輻照攝像機(jī)，該型號(hào)攝像機(jī)可適用于水下和空中。進(jìn)口耐輻照攝像機(jī)由攝像機(jī)和控制器兩部件組成。攝像機(jī)包括彩色高清CMOS變焦相機(jī)，外接高強(qiáng)度LED照明;控制器由一個(gè)高清顯示器、一個(gè)高清錄像機(jī)和一個(gè)控制單元組成，它可將視頻記錄到固態(tài)硬盤內(nèi)[5]?？刂破骺赏饨渔I盤和外部監(jiān)視器，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程攝像機(jī)查看可控制功能。攝像機(jī)和控制器通過電纜連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

壓力容器內(nèi)壁檢查采用長(zhǎng)桿工具，該工具采用可伸縮式長(zhǎng)桿設(shè)計(jì)，頭部采用專用工裝夾具，可對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行固定，尾部連接吊車，長(zhǎng)桿長(zhǎng)約10米，檢查時(shí)，通過操作吊車和人工手動(dòng)調(diào)節(jié)方式，改變攝像機(jī)位置，達(dá)到壓力容器內(nèi)壁各部分區(qū)域檢測(cè)的目的。

2目視檢查法規(guī)要求

國(guó)內(nèi)有關(guān)間接目視檢測(cè)技術(shù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)較少[6]，1996年我國(guó)正式發(fā)布了航天標(biāo)準(zhǔn)QJ2859-1996《工業(yè)內(nèi)窺鏡操作使用方法與判定規(guī)則》[7] ;2007年我國(guó)國(guó)家質(zhì)檢總局發(fā)布的GB/T20967-2007《無損檢測(cè)目視檢測(cè)總則》，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了目視檢測(cè)確定產(chǎn)品是否符合規(guī)定的要求時(shí)，直接目視檢測(cè)和間接目視檢測(cè)的一般原則[8]。核工業(yè)系統(tǒng)由于行業(yè)的特殊性，直接采用美國(guó)ASME（鍋爐及壓力容器規(guī)范）和法國(guó)RCC-M（壓水堆核電站核島機(jī)械部件設(shè)計(jì)建造規(guī)則）目視檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn) [9]。

美國(guó)ASME規(guī)范第五卷第9章對(duì)目視檢測(cè)的適用范圍、檢測(cè)規(guī)程、檢測(cè)方法、檢測(cè)報(bào)告等方面給出了具體的要求。ASME規(guī)范中對(duì)不同類型、不同等級(jí)的產(chǎn)品和部件提供了不同的驗(yàn)收要求。

法國(guó)RCC-M標(biāo)準(zhǔn)第III卷MC7000對(duì)目視檢測(cè)方法提出了應(yīng)當(dāng)滿足的要求，包括檢測(cè)對(duì)象、文件、檢測(cè)裝置、對(duì)比試樣、檢測(cè)區(qū)域、檢測(cè)條件和檢測(cè)報(bào)告等。

3水下視頻檢查試塊

根據(jù)美國(guó)ASME規(guī)范第五卷第9章對(duì)目視檢測(cè)靈敏度的要求，間接目視檢測(cè)的分辨能力，至少和直接目視檢測(cè)相當(dāng)。直接目視檢測(cè)要求發(fā)現(xiàn)18%中性灰卡上寬度為0.8mm的黑線。根據(jù)ASME規(guī)范要求，并且考慮到灰卡無法在水下使用，因此采用了與壓力容器內(nèi)表面顏色和粗糙度相似的不銹鋼材料制作水下視頻檢查專用靈敏度試塊，在試塊上設(shè)置了4道寬度為0.8mm的刻槽，試塊圖紙見圖2所示。

4壓力容器內(nèi)壁水下視頻檢查程序

4.1 現(xiàn)場(chǎng)條件檢查

核對(duì)受檢部件的標(biāo)識(shí)號(hào)、可達(dá)性及表面狀況等現(xiàn)場(chǎng)條件，受檢部件表面狀態(tài)滿足檢測(cè)要求：被檢表面必須清潔，無影響被檢件表面缺陷的異物存在。

4.2 檢驗(yàn)設(shè)備檢查

在實(shí)施檢測(cè)之前檢查設(shè)備的有效性，確保設(shè)備在有效期內(nèi)且處于工作可用狀態(tài)。

4.3 溫度和照度測(cè)量

對(duì)檢驗(yàn)表面用照度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，確保照度在檢查要求范圍內(nèi)，并記錄相應(yīng)數(shù)值。

4.4 確定檢驗(yàn)靈敏度

利用水下視頻攝像機(jī)和專用水下視頻檢查專用靈敏度試塊上的刻槽進(jìn)行靈敏度測(cè)試，須滿足靈敏度要求。

4.5 水下視頻檢測(cè)

將長(zhǎng)桿工具和水下視頻攝像相連接，利用吊車和人力手動(dòng)定位方式將攝像機(jī)送達(dá)指定位置，攝像機(jī)鏡頭與被檢測(cè)對(duì)象表面保持垂直，調(diào)整焦距得到清晰畫面后對(duì)被檢部件表面實(shí)施間接目視檢測(cè)時(shí)，攝像機(jī)的焦距應(yīng)小于或等于靈敏度測(cè)試時(shí)的焦距[10]。

4.6 記錄和現(xiàn)場(chǎng)清理

所有觀察到的缺陷顯示都應(yīng)進(jìn)行標(biāo)識(shí)并記錄，可采用示意圖或照相方式記錄。檢測(cè)完成后清理現(xiàn)場(chǎng)，回收工具并對(duì)工具進(jìn)行去污處理，恢復(fù)環(huán)境。

5水下視頻檢查結(jié)果處理

5.1 不同檢查時(shí)機(jī)的檢查方法

脈沖堆壓力容器水下視頻檢查技術(shù)主要針對(duì)脈沖堆的在役檢查，出廠及役前檢查時(shí)，由于壓力容器內(nèi)沒有放射性，因此可采用直接目視檢查的方式，

5.2 檢查重點(diǎn)及可能出現(xiàn)的缺陷

出廠及役前檢查的重點(diǎn)為焊縫的原始缺陷，如外觀缺陷、裂紋、氣孔、未熔合、未焊透等缺陷。在役檢查的重點(diǎn)為容器內(nèi)壁母材及焊縫上可能存在的運(yùn)行缺陷，如腐蝕坑、腐蝕裂紋、腐蝕產(chǎn)物堆積、色斑、局部變色等。

5.3 結(jié)果處理

對(duì)在役檢查過程中發(fā)現(xiàn)的腐蝕性缺陷，如腐蝕坑、腐蝕裂紋等危害性缺陷，應(yīng)進(jìn)行記錄并及時(shí)上報(bào)，采用業(yè)主制定的不符合項(xiàng)處理流程對(duì)缺陷進(jìn)行評(píng)估及處理;對(duì)發(fā)現(xiàn)的腐蝕產(chǎn)物堆積、色斑、局部變色等缺陷進(jìn)行記錄，在綜合評(píng)估危險(xiǎn)性后執(zhí)行相應(yīng)的缺陷處理程序。

6結(jié)語

本文描述了脈沖堆壓力容器內(nèi)壁水下視頻檢查技術(shù)的相關(guān)要求，包括相關(guān)法規(guī)、檢查技術(shù)、檢查設(shè)備、專用試塊、檢查程序以及結(jié)果處理的相關(guān)要求。我國(guó)的核工業(yè)事業(yè)正處于快速上升階段，研究堆是我國(guó)核工業(yè)的重要組成部分，可靠的研究堆專用在役檢查技術(shù)有利于我國(guó)核工業(yè)事業(yè)的健康發(fā)展。

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其他作者：王學(xué)權(quán)，（1980—），男，碩士研究生，副研究員，研究方向?yàn)楹斯I(yè)無損檢測(cè)技術(shù) 第一作者：任俊波，（1980—），男，博士，副研究員，研究方向?yàn)楹斯I(yè)無損檢測(cè)技術(shù) DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2108-5640-1786 中圖分類號(hào)：TL3 作者簡(jiǎn)介：任俊波，（1980，12-），男，漢族，四川成都人，副研究員，博士，研究方向：核工業(yè)無損檢測(cè)技術(shù);王學(xué)權(quán)，（1980，05-） 男，漢族，研究員，碩士研究生，研究方向：核工業(yè)無損檢測(cè)技術(shù)。