淺談核電站承插焊接接頭的射線檢測

（中國能源建設集團廣東火電工程總公司，廣東 廣州 510730）

無損檢測技術在降低生產制造費用、提高材料利用率、提高生產效率，使產品同時滿足使用性能要求（質量水平）和經濟效益需求兩方面都起著重要的作用，所以利用無損檢測方法對核電站安裝期間焊接完成的焊縫進行檢驗是十分必要的。核工業射線檢測就是射線檢測這一無損檢測方法在核工業領域的應用，就其檢測原理和檢測方法來說，核工業射線檢測與其他行業的射線檢測并無差別。但由于檢測對象以及檢測環境等的差異，核工業射線檢測又有其特殊性。

承插焊接接頭是角焊縫，可用于承壓底部焊接應力較小的焊縫。由于操作難度不大、易于施工，且可用于承受彎曲載荷較大的構件，故在核電安裝工程中被廣泛的應用。綜合承插焊接接頭的外形特征及工藝特點，應優先選用射線檢測方法對其焊接質量進行檢測，使其滿足使用性能的要求。

2 檢測工藝

依據RCCM 標準中各個章節關于承插焊接接頭的描述和實際工作實踐經驗，得出承插焊接接頭射線檢驗應遵循以下一些具體要求，現將其射線檢測的工藝列舉如下。

2.1 尺寸要求

承插焊接接頭的結構形式如圖1 所示：

結構形式中承插焊接接頭的尺寸需符合以下要求：

t＝管壁名義厚度；

Cx min≥1.4 t，但不得小于3.2mm。

2.2 透照方式

為保證所選用的射線方向對缺陷具有最佳的檢出率，為此，充分了解被檢件的焊接特點和焊接問題是十分必要的。為檢出可能存在于承插焊接接頭根部的裂紋、未焊透、未熔合等危害性較大的缺陷，射線源應放在套管與接管相連接的垂直平面上。承插焊接接頭的套管和接管的外徑均較小，屬于小徑管的范疇，無法選用源在內的透照方式。且在底片評定時，需要利用底片影像對承插焊接接頭底部的間隙尺寸進行測量。如果選用雙壁雙影橢圓成像的透照方式時，焊接接頭底部的影像容易“失真”，且焊接接頭底部的影像很容易“飛出”底片范圍，故應優先選用源在外的雙壁雙影直透法的透照方式對承插焊接接頭進行曝光。透照示意圖如圖2 所示：

圖1 承插焊接接頭結構形式

2.3 透照布置

因為透度計是衡量底片質量的重要參數之一，而底片質量的好壞直接影響到射線檢驗后底片的評定，所以透度計的選擇和擺放也顯得尤為重要。承插焊接接頭透視時可選用線性透度計，透度計應擺放在射源側，從而保證較好的透照靈敏度。如果可行的話，透度計應盡可能放置于反差較小的區域。且在均勻的黑度區域內，透度計在底片上的可見長度應至少為10mm，并且和臨近焊縫的母材黑度相近。具體的透照布置圖如圖3 所示。

圖2 承插焊接接頭透照示意圖

圖3 承插焊接接頭透照布置圖

采用上圖的透照布置后，為防止嚴重的背散射，在膠片后應放置一塊厚度至少為6mm 的鉛板，并且在鉛板背面貼附“B”鉛字標記，一般“B”鉛字的高度為13mm、厚度為1.6mm。按檢測工藝進行透照和暗室處理后，如果在底片上出現黑度低于周圍背景黑度的“B”字影像，則說明背散射防護不夠，應增大背散射防護鉛板的厚度。如果底片上不出現“B”字影像或出現黑度高于周圍背景黑度的“B”字影像，則說明背散射防護符合要求。

2.4 底片黑度

因為承插焊接接頭套管和接管的厚度差較大，曝光后，底片的黑度變化很大，難以滿足RCCM 標準中關于底片黑度的要求。因此，我們可以采用在一個暗盒里放兩張膠片同時曝光的雙膠片技術，且暗盒里放置的兩張膠片選用感光速度不同的兩種膠片，以提高透照寬容度，從而達到標準中規定的黑度要求。

采用雙膠片透照技術透照的底片，單片評定時，在直接貼近焊縫的接管軸線上測得的黑度應大于3.0。RCCM 標準中并沒有給出黑度的上限值，根據以往的底片評定經驗，在底片黑度值超出4.5 以后，大部分觀片燈的亮度都無法滿足底片評定要求。所以為了保證底片的評定質量，避免底片高黑度區域缺陷的漏評，應控制底片的黑度在3.0—4.5之間。

同時我們還可以通過提高透照射線能量的方法，來提高透照厚度寬容度，從而減小透照厚度差對底片黑度的影響。但射線能量也不可過高，因為射線能量越高，獲得的對比度就越低，所以在滿足黑度要求的前提下，應盡量選擇能量較低的射線進行透照。

2.5 焦距的選擇

選定了透照方式之后，必然要確定透照焦距。那我們就引入幾何不清晰度這個參數，對透照的最小焦距進行計算。RCCM 標準中規定射線檢驗的幾何不清晰度f 不得大于0.3。

我們知道幾何不清晰度的計算公式是：

式中：f－幾何不清晰度；d－射線源尺寸；F－射線源至膠片的距離；a－工件上表面至膠片的距離

我們通常使用的Ir-192 源的尺寸是Φ3 ×2mm。那么d=（3+2）/2=2.5mm，代入公式后得出：

從而求出：F≥9.3a

管道焊縫透照時，工件上表面至膠片的距離可以近似等于管道的外徑，承插焊接接頭中套管的外徑明顯大于插管的外徑，此處a 應選擇兩者中的較大者。依照上述的計算結果和實際透照經驗，承插焊接接頭焊縫射線透照時，透照焦距應大于10 倍的套管外徑。

2.6 底片的評定

根據以往承插焊接接頭射線透照底片的評定經驗，在射線底片評定時，應重點關注以下三個方面。a.評片時，應測量承插焊接接頭套管和接管底部的間隙，間隙不可太大，也不可太小，應符合程序文件的要求。b.評片時，應觀察承插焊接接頭的套管和接管是否對正（即套管和接管的中心軸線是否在同一軸線上）。如果未對正，應通知安裝部門殺口，要求重新組對并焊接。c.應特別注意觀察，套管和接管連接處的焊縫是否已熔透，套管和接管連接處的焊縫是應力集中區域，如果存在未熔透等缺陷，在經過一定的運行周期后，勢必會衍變為裂紋等更為嚴重的缺陷。所以套管和接管連接處的焊縫是射線底片評定的重中之重。

RCCM 標準中規定的承插焊接接頭射線檢測驗收準則為：

以下缺陷為拒收：

(1)不允許存在一氧化碳氣孔（蜂窩狀氣孔）；

(2)不允許存在尺寸大于最小焊喉值的夾渣或在透照底片上呈現的缺陷尺寸大于或等于1.5mm 的夾渣；

(3)不允許存在未熔合、裂紋和未焊透等缺陷。

結語

核工業或關乎國防安全，或關乎核安全，因此質量要求、安全要求都很高，必須注重全過程的質量控制。全過程質量控制不僅要求控制每一單項工作的全過程，還要求控制產品從原材料到制造安裝到在役使用直至壽期結束的全過程。

焊接質量的好壞直接影響到核電站的安全運行及使用壽命，是核電站建設安裝期間施工質量控制的關鍵和難點。要提高焊接質量就必須加強焊接施工過程的質量控制，做到以預防為主，使預防和檢驗相結合。在工程施工中則要求與焊接相關的各工序都建立嚴格的過程控制，在影響工序質量的關鍵點設置質量控制見證點，讓專業人員對施工過程進行有效的控制。每個環節在質量上都堅持高標準，都進行嚴格的過程控制，才能確保整個過程的最終產品滿足質量要求。

[1]法國核島設備設計、建造及在役檢查規則協會.RCC-M 2000 版+2002 補遺《壓水反應堆核島機械設備設計和建造規則》，北京：原子能出版社北京圖書發行部，2006 年：MC1000/1-MC 9000/10.

[2]全國鍋爐壓力容器標準化技術委員會。JB/T 4730-2005 承壓設備無損檢測[M].北京：新華出版社出版發行，2005 年：5-59.