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(dòng)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(huì)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)。
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(dòng)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)。
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%。
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。
2.3.1 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(hào)進(jìn)行識(shí)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。
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(huì)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(huì)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。
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)。