(高清版)GBT 41822-2022 核聚變堆高溫承壓部件的熱氦檢漏方法VIP

核聚變堆高溫承壓部件的熱氦檢漏方法2022-10-12發(fā)布2023-05-01實施國家市場監(jiān)督管理總局前言 I 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4符號 5一般要求 6熱氦檢漏測試設(shè)備 37真空熱氦檢漏測試流程 58檢測報告 7I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由全國核能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC58)提出并歸口。本文件起草單位：核工業(yè)西南物理研究院、成都國光電氣股份有限公司、核工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所。本文件主要起草人：諶繼明、冷楨、王平懷、周毅、沈麗如、金凡亞、王焜、李濘、李昱昉、潘建均、于浩洋。1核聚變堆高溫承壓部件的熱氦檢漏方法本文件描述了核聚變堆高溫承壓部件在處于高溫、內(nèi)部承受高壓氦氣壓強下的氦檢漏試驗方法。本文件適用于核聚變堆高溫承壓部件、聚變堆真空室內(nèi)部件、真空密封結(jié)構(gòu)件和其他運行在高溫環(huán)境下部件的密封性試驗，以及其他領(lǐng)域高溫或高溫承壓部件的密封性檢測。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T150.4—2011壓力容器第4部分：制造、檢驗和驗收GB/T9445無損檢測人員資格鑒定與認(rèn)證GB/T12604.7—2021無損檢測術(shù)語泄漏檢測GB/T40335—2021無損檢測泄漏檢測示蹤氣體方法NB/T47013.8—2012承壓設(shè)備無損檢測第8部分：泄漏檢測3術(shù)語和定義GB/T12604.7—2021界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。由于殘留的示蹤氣體或其他物質(zhì)而引起探測器響應(yīng)的穩(wěn)定或波動的檢漏儀輸出信號。本底噪聲backgroundnoise本底漏率穩(wěn)定后，5min內(nèi)本底漏率振幅的最大變化值。注：不計及偶爾出現(xiàn)的大脈沖值。在被測部件處于高溫(大于80℃)下進(jìn)行的氦檢漏測試。注：測試溫度根據(jù)被測部件的實際運行條件或用戶要求確定。下列符號適用于本文件。C:氦氣純度，%。D:系統(tǒng)誤差，%。2M?:打開連接到試驗設(shè)施真空室的標(biāo)準(zhǔn)漏孔后，氦質(zhì)譜檢漏儀的穩(wěn)定讀數(shù)，Pa·m3/s。M?:打開標(biāo)準(zhǔn)漏孔前，氦質(zhì)譜檢漏儀的穩(wěn)定讀數(shù)(或系統(tǒng)本底漏率),Pa·m3/s。M?:關(guān)閉連接至試驗設(shè)施真空室的標(biāo)準(zhǔn)漏孔后，向被測部件充入氦氣時，氦質(zhì)譜檢漏儀的穩(wěn)定讀M?:關(guān)閉標(biāo)準(zhǔn)漏孔后，氦質(zhì)譜檢漏儀的穩(wěn)定讀數(shù)(或系統(tǒng)本底漏率),Pa·m3/s。P?:被測部件運行工況時的最高壓力，MPa。Pes:氦檢漏測試時氦氣的實際壓力，MPa。Q:被測部件的實際漏率，Pa·m3/s。Q:標(biāo)準(zhǔn)漏孔標(biāo)稱漏率值或名義漏率值，由校驗機構(gòu)經(jīng)檢定后給出，Pa·m3/s。Q.:標(biāo)準(zhǔn)漏孔經(jīng)使用溫度和年限修正后的漏率，Pa·m3/s。T:測試時的環(huán)境溫度，℃。T?:標(biāo)準(zhǔn)漏孔標(biāo)定時對應(yīng)的溫度，℃。T:熱氦檢漏時的測試溫度，℃。α:溫度系數(shù)，℃-1,由校驗機構(gòu)經(jīng)檢定后給出。5一般要求5.1檢測人員熱氦檢漏的操作人員及審核人員應(yīng)符合GB/T9445或同等標(biāo)準(zhǔn)的要求。5.2準(zhǔn)備階段5.2.1熱氦檢漏測試應(yīng)在部件水壓試驗(先行壓力)和初步氦罩檢漏測試后進(jìn)行。5.2.2水壓試驗后，應(yīng)對部件進(jìn)行徹底排水、清潔和干燥處理。5.2.3應(yīng)通過NB/T47013.8—2012中附錄F的技術(shù)，使用氦罩法對被測部件進(jìn)行初步氦罩檢漏測試，被測部件的真空密封性應(yīng)滿足要求。5.2.4對于氦罩檢漏測試，氦罩內(nèi)的氦濃度應(yīng)至少為50%。5.3熱氦檢漏測試5.3.1在熱氦檢漏測試之前，部件應(yīng)在真空加熱裝置中進(jìn)行200℃~250℃烘烤除氣處理，應(yīng)在壓強不大于1×10-3Pa的真空中進(jìn)行烘烤。根據(jù)被測部件的材質(zhì)和尺寸應(yīng)保溫8h～24h,且應(yīng)控制升溫和降溫速率，以免造成較高的熱應(yīng)力損壞部件。具體升溫和降溫速率需要根據(jù)被測部件的使用條件和用戶其他要求來決定。5.3.2聚變堆承壓部件的熱氦檢漏測試包括重復(fù)的常溫氦檢漏測試和熱氦檢漏測試，開始并結(jié)束于常溫氦檢漏，其示意圖如圖1所示。整個測試過程都應(yīng)按照GB/T40335—2021中的B組技術(shù)進(jìn)行。被測部件應(yīng)放置在真空室中，在用氦氣充入被測部件內(nèi)部腔體之前，應(yīng)將部件內(nèi)部回路抽至低于100Pa的壓力。對于熱氦檢漏測試，充入被測部件中的氦氣濃度不低于99%。5.3.3當(dāng)待測部件只含單一材料時，只需進(jìn)行一次從冷態(tài)到熱態(tài)的循環(huán)熱氦檢漏測試，待測部件包含非單一材料時，應(yīng)進(jìn)行至少兩次從冷態(tài)到熱態(tài)的循環(huán)熱氦檢漏測試。每個測試溫度下應(yīng)至少進(jìn)行兩次從環(huán)境大氣壓強到測試壓強的壓力循環(huán)，以使?jié)撛诘娜毕輳堥_到足以被示蹤氣體滲透并被檢測到的程度，減小部件運行中的潛在泄漏風(fēng)險。5.3.4承壓部件測試壓力應(yīng)盡可能接近部件的工作壓力，壓力方向應(yīng)與部件運行工況下的實際壓力方3向保持一致。壓力循環(huán)期間的增壓和減壓要求應(yīng)符合GB/T150.4—2011的第11章。5.3.5在進(jìn)行氦檢漏測試期間，當(dāng)開啟氦質(zhì)譜檢漏儀進(jìn)行測量時，應(yīng)保證所有泄漏的氦氣全部通過氦質(zhì)譜檢漏儀進(jìn)行檢測；不允許使用氦質(zhì)譜檢漏儀的電子修正(即對氦質(zhì)譜檢漏儀進(jìn)行復(fù)位歸零設(shè)置),以保障足夠高的測試準(zhǔn)確度。5.3.6當(dāng)系統(tǒng)檢測靈敏度(在每次檢測中，未對被測部件施加示蹤氣體前，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)漏孔標(biāo)定結(jié)果計算得到的氦檢漏系統(tǒng)的最小可檢測漏率)因部件放氣而不能滿足要求時，應(yīng)檢查系統(tǒng)并采取措施，直到本底漏率降低到可接受水平。標(biāo)引序號說明：Piey——氦檢漏測試時氦氣的實際壓力；Tres——熱氦檢漏時的測試溫度；RT——室溫；①——初始常溫氦檢漏；②——熱氦檢漏；③——最終常溫氦檢漏(低于80℃即視同常溫)。圖1熱氦檢漏測試示意圖6熱氦檢漏測試設(shè)備6.1熱氦檢漏測試系統(tǒng)熱氦檢漏系統(tǒng)至少包括真空室、被測部件、加熱/冷卻單元、溫度控制和測量單元、標(biāo)準(zhǔn)漏孔、氣體加壓單元、真空抽氣單元和氦質(zhì)譜檢漏儀，如圖2所示。4GB/T41822—2022EH—-電加熱裝置；FP—-前級泵；G1,G2,G3——真空規(guī)；He——氦氣瓶或氣源；LD——氦質(zhì)譜檢漏儀；MP——主抽泵；RL——標(biāo)準(zhǔn)漏孔；SV——安全閥；VP——真空泵。圖2熱氦檢漏系統(tǒng)示意圖6.2真空室被測部件放置在真空室內(nèi)，其內(nèi)部通道連接至抽真空和氦氣源系統(tǒng)。應(yīng)使用真空規(guī)(G2)測量和監(jiān)測真空室中的壓力，另一個真空規(guī)(G3)用于測量試驗部件中的壓力。6.3真空抽氣單元應(yīng)采用無油系統(tǒng)，由主抽泵(MP)、前級泵(FP)、真空計和閥門組成，該抽氣單元應(yīng)使真空室內(nèi)的壓力在高溫(不高于300℃)時能有效地抽真空至1×10-3Pa。6.4加熱/冷卻單元6.4.1被測部件可通過真空室內(nèi)的內(nèi)部加熱、電加熱器或者循環(huán)高溫惰性氣體流經(jīng)部件內(nèi)部冷卻通道進(jìn)行加熱。6.4.2被測部件應(yīng)放置在真空室的加熱有效區(qū)內(nèi)。在加熱和冷卻階段，應(yīng)控制加熱或冷卻速率，以防5GB/T41822—2022止部件因不可接受的熱應(yīng)力而損壞。真空室內(nèi)的電加熱器宜采用金屬鎧裝式加熱器或其他隔離保護措施的電熱元件。6.5標(biāo)準(zhǔn)漏孔標(biāo)準(zhǔn)漏孔應(yīng)連接到真空室壁上，并遠(yuǎn)離抽氣口，以便準(zhǔn)確檢查整個系統(tǒng)的靈敏度。標(biāo)準(zhǔn)漏孔的標(biāo)稱值與被測部件規(guī)定的最大允許泄漏率值在同一數(shù)量級水平。6.6氦質(zhì)譜檢漏儀氦質(zhì)譜檢漏儀的靈敏度應(yīng)能檢測出比被測部件要求的最大允許漏率低一個數(shù)量級的泄漏，應(yīng)選擇滿足真空室高真空泵對檢漏壓強下前級抽速的要求。6.7其他選配設(shè)備6.7.1氦氣濃度檢測器：監(jiān)測環(huán)境中的“空氣中氦濃度”。6.7.2氦噴槍：用于定位系統(tǒng)或被測部件的泄漏位置。6.8設(shè)備的標(biāo)定和檢定所有設(shè)備應(yīng)在周期檢定有效期內(nèi)。7真空熱氦檢漏測試流程7.1部件安裝及抽真空被測部件應(yīng)置于真空室內(nèi)，部件內(nèi)腔或冷卻通道通過管道穿過真空室器壁與氦氣源相連。管道連接可采用焊接或可拆卸密封。在關(guān)閉真空室之前，應(yīng)通過GB/T40335—2021中A組技術(shù)檢查接頭的真空密封性，泄漏率應(yīng)低于部件的最大允許漏率。部件安裝完成后，應(yīng)將真空室抽真空至低于1×10-3Pa。7.2檢漏系統(tǒng)校準(zhǔn)開啟標(biāo)準(zhǔn)漏孔，檢查檢漏儀讀數(shù)直至穩(wěn)定。其中Q。經(jīng)溫度修訂后的值為Q.,其值通過公式(1)進(jìn)行計算，當(dāng)本底漏率發(fā)生變化時，應(yīng)重復(fù)校準(zhǔn)。 (1)D根據(jù)公式(2)計算，其值應(yīng)在±20%以內(nèi)。 7.3系統(tǒng)靈敏度及相關(guān)物理量測定測量步驟如下：a)測量并記錄M?和In;b)打開連接到檢測裝置真空室的標(biāo)準(zhǔn)漏孔，待檢漏儀讀數(shù)穩(wěn)定后，測量并記錄M?;c)關(guān)閉標(biāo)準(zhǔn)漏孔后，測量并記錄M?;d)向被測部件充入氦氣至P并保壓后，測量并記錄M;e)Q、根據(jù)公式(3)計算，其值應(yīng)小于部件的最大允許漏率；f)當(dāng)本底漏率發(fā)生變化時，應(yīng)重復(fù)此操作。6GB/T41822—20227.4被測部件漏率的計算…………根據(jù)公式(4)和公式(5)計算被測部件的漏率。當(dāng)氦檢漏測試時的示蹤氣體壓力與部件的規(guī)定工作壓力完全相同或在±5%的公差范圍內(nèi)時，Q由公式(4)確定。當(dāng)氦檢漏測試時的示蹤氣體壓力不同于部件的工作壓力時，Q應(yīng)通過公式(5)確定?！?5)7.5常溫氦檢漏測試常溫氦檢漏測試步驟如下。a)將部件內(nèi)部回路抽至低于100Pa的壓力。向被檢部件內(nèi)腔或冷卻通道中充入要求純度的氦氣至P,升壓速率不大于0.2MPa/min。在P下至少保持15min。b)泄壓至大氣壓強。c)重復(fù)步驟a)和b),達(dá)到至少兩次壓力循環(huán)。d)在壓力循環(huán)開始前和結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行檢漏系統(tǒng)校準(zhǔn)，重復(fù)7.2和7.3的步驟，確保系統(tǒng)的靈敏度滿足要求，若有變化，應(yīng)以新的標(biāo)定結(jié)果計算部件漏率。e)在整個過程中通過氦質(zhì)譜檢漏儀監(jiān)測并記錄系統(tǒng)本底漏率，分析計算被檢部件漏率，P下的漏率應(yīng)小于部件的最大允許泄漏率。7.6熱氦檢漏測試7.6.1熱氦檢漏準(zhǔn)備熱氦檢漏準(zhǔn)備包括：a)升溫部件至測試的溫度，誤差為±10%;b)在保持測試溫度的同時，依次重復(fù)7.2和7.3步驟。7.6.2熱氦檢漏測試熱氦檢漏測試步驟。a)向被檢部件內(nèi)腔或冷卻通道中充入要求濃度的氦氣至P,升壓速率不大于0.2MPa/min。在P下至少保持15min。b)泄壓至大氣壓強。c)重復(fù)步驟a)和b),達(dá)到至少兩次壓力循環(huán)。d)在最后一次壓力循環(huán)保壓15min后，應(yīng)進(jìn)行檢漏系統(tǒng)校準(zhǔn)，重復(fù)7.2和7.3的步驟，以確保系統(tǒng)的靈敏度滿足要求，若有變化，應(yīng)以新的標(biāo)定結(jié)果計算部件漏率。e)在整個過程中通過氦質(zhì)譜檢漏儀監(jiān)測并記錄系統(tǒng)漏率，分析被檢部件漏率，P下的漏率應(yīng)小于部件的最大允許泄漏率。7.7循環(huán)熱氦檢漏測試如果需要多個溫度循環(huán)，則重復(fù)步驟7.5至7.6。在7.5之前，首先應(yīng)將部件冷卻至80℃以下并重復(fù)7.2和7.3。7.8降溫后常溫氦檢漏測試降溫后常溫氦檢漏測試包括：a)考慮到自然冷卻至室溫需要較長時間，被測部件冷卻至80℃以下即可視同常溫，進(jìn)行氦檢漏測試；b)一旦部件達(dá)到a)中規(guī)定的低于80℃的溫度，應(yīng)進(jìn)行檢漏系統(tǒng)校準(zhǔn)，重復(fù)7.2和7.3的步驟，以確保系統(tǒng)的靈敏度滿足要求，若有變化，應(yīng)以新的標(biāo)定結(jié)果計算部件漏率；c)在整個過程中通過氦質(zhì)譜檢漏儀分析被檢部件漏率，其值應(yīng)小于部件的最大允許漏率；d)重復(fù)7.2、7.3和7.5的步驟；e)在最后一次壓力循環(huán)保壓15min后，應(yīng)進(jìn)行檢漏系統(tǒng)校準(zhǔn)，重復(fù)7.2和7.3的步驟，以確保系統(tǒng)的靈敏度滿足要求，若有變化，應(yīng)以新的標(biāo)定結(jié)果計算部件漏率。8檢測報告檢測報告應(yīng)至少包括以下內(nèi)容：a)被檢件名稱和編號；b)本文件