蒸汽發(fā)生器安全端焊縫的超聲波檢測(cè)

蒸汽發(fā)生器安全端焊縫的超聲波檢測(cè)

根據(jù)國(guó)家《核安全部門監(jiān)督管理規(guī)定》hf0302《核電廠服務(wù)檢查要求》，各核電站組成部分的設(shè)備安裝和調(diào)試完成后，應(yīng)全面檢查核島上的設(shè)備和系統(tǒng)，以確定其狀態(tài)是否正常。這一全面檢查活動(dòng)稱為投入運(yùn)行前的第一次全面檢查,即役前檢查。役前檢查結(jié)果提供初始狀態(tài)下的數(shù)據(jù),可與核電站設(shè)備制造廠提供的部件制造階段所得的檢查記錄進(jìn)行比較,還可作為技術(shù)檔案保存,為核電站設(shè)備的在役檢查提供原始資料和比較依據(jù)。1氫-鐵-液法測(cè)定總射線透照技術(shù)核島機(jī)械設(shè)備的役前射線檢測(cè)主要針對(duì)主回路系統(tǒng)的壓力邊界,包括反應(yīng)堆壓力容器安全端焊縫、蒸汽發(fā)生器水室冷、熱端安全端焊縫、上封頭與筒體連接焊縫、波動(dòng)管與下封頭連接焊縫、上封頭接管安全端焊縫、一回路壓力邊界輔助系統(tǒng)管道中抽查使用因子>0.4的焊縫以及核島內(nèi)外的二級(jí)或三級(jí)部件等。核電站役前及在役射線檢查中,普遍采用γ源進(jìn)行透照。這是因?yàn)榕cX射線相比,使用γ源透照可以縮短曝光時(shí)間,從而減少工作人員在役檢查時(shí)的受照劑量。另外,核電站一回路壓力邊界設(shè)備接管焊縫以及輔助管道的抽查焊縫全部在反應(yīng)堆安全殼內(nèi),管道安裝布置非常緊湊,而γ源具有比活度高、焦點(diǎn)小和源頭尺寸小等優(yōu)點(diǎn),可更方便地對(duì)核島內(nèi)部部件進(jìn)行透照。核電站射線檢測(cè)常用的γ源主要有(1)射線源的選擇首先應(yīng)滿足幾何不清晰度要求,其次源強(qiáng)需要滿足檢驗(yàn)效率的要求。幾何不清晰度按式(2)采用雙膠片技術(shù),雙底片評(píng)片時(shí)黑度范圍為2.7～4.5,單底片評(píng)片時(shí)黑度范圍為2.0～4.0。(3)工件與膠片之間放置厚度為2.0mm的鉛濾光板,在其一個(gè)角上鉆有兩個(gè)?3mm的孔,并加以標(biāo)示,當(dāng)?shù)灼系娜毕菘赡軄?lái)自濾光板時(shí)便于解釋和查找。(4)在暗盒背面使用厚度為2.0mm鉛板作為背屏,遮擋屏蔽散射線,防止背散射引起底片靈敏度下降。(5)所用増感屏材質(zhì)為鉛,其組合形式為前屏=后屏=0.2mm,雙面中屏,屏厚2mm×0.1mm。(6)像質(zhì)計(jì)采用材質(zhì)為低合金鋼的階梯孔型像質(zhì)計(jì)。(7)用等分圓周法制作數(shù)字標(biāo)記帶,并保證數(shù)字標(biāo)記在每張底片上居中,且距離底片左右兩端大約25mm,此區(qū)域保證了底片搭接距離的要求。數(shù)字標(biāo)記帶布置在環(huán)焊縫熱影響區(qū)的邊界,距離焊縫邊緣大約12mm左右,標(biāo)記帶的零點(diǎn)與焊縫上的永久標(biāo)記起點(diǎn)對(duì)齊。22.1射線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用在壓水堆核電站中,蒸汽發(fā)生器是一回路冷卻劑從反應(yīng)堆獲得的熱能傳給二回路工質(zhì)使其變?yōu)檎羝臒峤粨Q設(shè)備,具有尺寸大、重量大、制造復(fù)雜的特點(diǎn)。蒸汽發(fā)生器主要由下封頭、管板、U形管束、汽水分離裝置及筒體組件等組成。筆者主要討論蒸汽發(fā)生器下封頭水室冷、熱端安全端接管焊縫的射線檢測(cè)技術(shù)。蒸汽發(fā)生器屬于承受高壓的部件,其下封頭為球形封頭(圖1),兩側(cè)分別設(shè)有冷卻劑進(jìn)、出口管嘴和兩個(gè)人孔,開孔面積大概為45%。對(duì)于蒸汽發(fā)生器安全端接管焊縫的射線檢測(cè)采用中心透照法。首先,將射線檢測(cè)工具架由人孔送入,到達(dá)管嘴的安全端接管處待檢部位并固定,再將射線源通過(guò)工具架導(dǎo)入,對(duì)被檢部位進(jìn)行曝光。以水室的熱端安全端接管焊縫為例,對(duì)透照部位的主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹。管嘴從蒸汽發(fā)生器出來(lái)后,經(jīng)過(guò)兩段焊縫,如圖2所示,首先經(jīng)過(guò)安全端異種金屬焊縫,材質(zhì)為16MND5/Z2CND18.12N,坡口形式為U型。再經(jīng)過(guò)安全端同種金屬焊縫,材質(zhì)為Z3CN20.09M/Z2CND18.12N,坡口形式也為U型。2.2源的移動(dòng)與移動(dòng)后的定位如何將γ射線源準(zhǔn)確、安全地送至被拍攝部位,涉及到輔助機(jī)械設(shè)備(工具架)的設(shè)計(jì)。蒸汽發(fā)生器下封頭分為冷室和熱室,每個(gè)室都有一個(gè)冷卻劑口和人孔。射線檢測(cè)的工具架需要從人孔進(jìn)入水室,并穿過(guò)水室到達(dá)安全端接管焊縫的位置。因?yàn)樾枰刚胀N金屬焊縫及異種金屬焊縫,所以源的移動(dòng)與移動(dòng)后的準(zhǔn)確定位至關(guān)重要。蒸汽發(fā)生器安全端接管焊縫的射線檢測(cè)部位主要有三處,分別是同種金屬焊縫、異種金屬焊縫以及異種金屬焊縫的預(yù)堆邊(圖2)。因?yàn)榭紤]以上因素,將工具架主體設(shè)計(jì)為套管形式。前端套管可使導(dǎo)源管的源頭通過(guò)并將套管頂住,所以只需設(shè)法移動(dòng)前端套管,即可實(shí)現(xiàn)源頭的準(zhǔn)確定位。另外,由于蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及核電I級(jí)設(shè)備的特殊性,在將工具架裝入蒸汽發(fā)生器內(nèi)部的過(guò)程中,嚴(yán)格注意不能觸及蒸汽發(fā)生器的內(nèi)壁,避免對(duì)其內(nèi)部造成刮傷或劃傷。因此工具架的安裝人員要操作熟練,同樣工具架的重量不能過(guò)重,以免增加操作安裝人員對(duì)工具架進(jìn)行控制的難度。2.3減輕工具架的重量,提高使用和操作熟練程度。在役檢查以上介紹的工具架能夠滿足役前射線檢查的要求,但是若要將該設(shè)備用于在役檢查,為了減少工作時(shí)間,降低工作人員的受照劑量,筆者認(rèn)為還需在以下幾個(gè)方面作出改進(jìn):(1)工具架的重量需要減輕。因?yàn)樵谝蹤z查的過(guò)程中,為了降低集體劑量,不可能安排過(guò)多的工作人員安裝工具架,所以應(yīng)設(shè)法減輕工具架的重量,使2～3名工作人員即可快速完成工具架的安裝。(2)采用現(xiàn)有的方法對(duì)工具架進(jìn)行控制,雖然準(zhǔn)確性高,但是傳動(dòng)速度較慢,從而增加了在高劑量區(qū)的工作時(shí)間。應(yīng)采取更加合適的控制方法,使工具架的調(diào)節(jié)速度和精度都能達(dá)到要求。(3)安裝人員的操作熟練程度需要提高。提高熟練程度的目的一是為了提高工具架的安裝速度,以減少在役檢查時(shí)所受的輻照量,二是不碰觸蒸汽發(fā)生器的內(nèi)壁,避免對(duì)蒸汽發(fā)生器內(nèi)壁造成劃傷。3輔助設(shè)備研制的不足以上介紹的射線檢測(cè)技術(shù)與常見的射線檢測(cè)不同,不僅對(duì)底片的質(zhì)量有嚴(yán)格的要求,而且,還需考慮在“不可視”條件下如何實(shí)現(xiàn)源的移動(dòng)與準(zhǔn)確定位?？紤]γ源檢測(cè)的特點(diǎn)與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,筆者所在單位設(shè)計(jì)了用于蒸汽發(fā)生器安全端焊縫射線檢測(cè)的輔助設(shè)備,對(duì)嶺澳核電站3號(hào)機(jī)組蒸汽發(fā)生器安全端焊縫進(jìn)行了實(shí)際的役前檢查。實(shí)踐證明,設(shè)備完全滿足役前射線檢查的要求,透照出的底片清晰地反映出了被檢焊縫的影像,并且黑度與像質(zhì)計(jì)靈敏度等均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。但是,對(duì)于蒸汽發(fā)生器安全