福清核電承插焊縫射線檢驗技術的研究

邵拓 徐井偉

摘要：

根據福清核電建設相關標準及技術要求，對福清核電核島安裝階段承插焊縫透照工藝參數和透照布置進行論述，對于現場實際探傷有積極的借鑒意義。

關鍵詞：核電;焊接;承插焊縫;無損檢測

引言

福清核電站始建于2008年，共規劃6臺百萬千瓦級二代改進型（M310+）壓水堆核電機組，目前在建核電機組4臺。在核電的安裝階段，承插焊縫的射線檢驗量占焊縫總量的51.1%，承插焊縫射線檢驗的規范化利于現場射線檢驗工作效率，降低勞動成本。

1.質量技術要求

1.1尺寸要求

承插焊接接頭的結構形式及尺寸如圖1所示，對于標準管件插套焊接接頭的尺寸需符合以下要求：

t=管道名義壁厚。?Cx≥1.4t，但不小于3.2mm。

1.2射線檢驗用主要器材

采用Ir-192射線源，源尺寸φ3mm×2mm;雙膠片技術，KODAK?M100?200mm×100mm膠片;200mm×100mm的暗合和增感屏，前后屏公稱厚度0.2mm，中屏公稱厚度2×0.1mm;200mm×100mm×0.5mm濾光板，并在角落處鉆一個直徑為3mm的孔;暗示沖洗設備和其他消耗性材料（如膠布和簽字碼等）。

1.3檢驗區域

檢驗區域包括焊縫及熱影響區以及間隙距離。

1.4主要技術要求

射線源進行垂直透照，即雙壁雙影透照;像質計放置于源測;幾何不清晰度≤0.3;洗片方法為自動洗片，顯影溫度為26℃。

最后提交的射線底片要求曝光技術使用正確，雙片黑度值≥3.0，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。

2.承插焊縫的射線檢驗

2.1透照方式的選擇

為確保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縫根部的裂紋、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”，故應優先選用源在外的雙壁雙影垂直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：

使用雙膠片檢測技術，拍片數量根據RCCM級別確定，具體規定如下：

1）1和2級焊縫：相隔90°，兩次曝光;

2）3級和NC級焊縫：一次曝光;

3）儀表管焊縫：一次曝光。

圖2：承插焊縫透照示意圖

同時使用仿真模擬軟件CIVA，對有未熔合和氣孔的承插焊縫進行透照，通過垂直透照，以及透照方向與焊縫所在平面夾角15°進行透照，比對效果如下：

圖3：垂直透照底片影像

圖4：夾角15°底片影像

通過底片的比對，可得看出，垂直透照時，氣孔及未熔合在底片上影響比較清晰，而在夾角15°時，氣孔影像模糊，未熔合影像基本看不到，且根部焊縫變形“失真”。因此在透照承插焊縫時，放射源的透照角度十分重要，將直接影響到缺陷的檢出率。

2.2透照布置

透度計是衡量底片質量的重要參數之一，底片質量的好壞直接影

圖5：透照布置圖

響到射線檢驗后底片的評定，所以透度計的選擇和擺放尤為重要。承插焊接接頭透視時選用線性透度計，透度計應擺放在射源側，以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5?所示。

同時應采用遮擋板，以避免背散射線對膠片的影響。

為檢查背散射線遮擋效果，應在遮擋板背面貼附一厚度為1.5-2.5mm的鉛制字母“B”。如果底片上出現“B”的較淡影像，說明背散射保護不夠，底片不合格。如果出現“B”的較黑影像或不出現“B”的影像，則背散射的防護是合格的。

2.3底片黑度的有效控制

福清核電現場探傷時，我們可以采用雙膠片技術，暗盒里放置兩張膠片，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，在靠近焊縫的插管中心線處測得的黑度應大于3.0。

2.4焦距選擇

承插焊縫采用垂直透照方式，根據現場實際施工經驗及技術文件要求，在承插焊縫射線檢驗中，透照焦距選擇為大于等于10倍套管外徑。

2.5曝光和洗片

曝光后移走放射源，拆下膠片，進行沖洗。一般先沖洗剪掉一角的膠片，采用自動洗片機進行洗片，需注意洗片機的預熱溫度，以及兩次進片的相隔時間。

2.6評片

射線底片評定需注意以下幾點：

a：底片的黑度是否滿足要求，透度計的顯示是否達到要求的圖像質量;

b：底片標記是否符合要求，底片上是否存在妨礙評定的顯示;

在滿足以上兩點的條件下進行底片的評定，以下情況應拒收：

c：插套根部的間隙為零;

d：裂紋、未焊透、未熔合、菜花狀缺陷、氣孔;

e：使最小焊喉值不滿足的夾渣或在底片上尺寸大于或等于1.5mm的夾渣。

在底片評定時，應特別注意觀察，套管和插管連接處的焊縫是否已熔合，由于套管和插管連接處焊縫屬于應力集中區域，若存在未熔合、未焊透現象，在經過一定時間的運行之后，將會變為裂紋等更為嚴重的缺陷，因此插套焊縫的透照及評定尤為重要。

在福清某核電安裝階段的所有承插焊縫進行統計，存在氣孔、未熔合和未焊透導致焊口不合格占總量的85.5%。

在焊接過程中應注意質量控制，盡量避免氣孔、未熔合及未焊透的產生。

3.結束語

承插焊縫的射線檢驗，應特別注意透照方式和焦距的選擇，以及放射源與焊縫平面的角度，同時應特別注意像質計的擺放和底片評定的注意事項，嚴格按照相關標準和規程執行。

參考文獻：

[1]?RCCM2000+2002補遺，《壓水堆核島機械設備和建造規則》

[2]JB/T4730.5-2005，《承壓設備無損檢測??第二部分.射線檢測》

[3]強天鵬等，《射線檢測》.

透度計是衡量底片質量的重要參數之一，底片質量的好壞直接影

圖5：透照布置圖

響到射線檢驗后底片的評定，所以透度計的選擇和擺放尤為重要。承插焊接接頭透視時選用線性透度計，透度計應擺放在射源側，以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5?所示。

同時應采用遮擋板，以避免背散射線對膠片的影響。

為檢查背散射線遮擋效果，應在遮擋板背面貼附一厚度為1.5-2.5mm的鉛制字母“B”。如果底片上出現“B”的較淡影像，說明背散射保護不夠，底片不合格。如果出現“B”的較黑影像或不出現“B”的影像，則背散射的防護是合格的。

2.3底片黑度的有效控制

福清核電現場探傷時，我們可以采用雙膠片技術，暗盒里放置兩張膠片，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，在靠近焊縫的插管中心線處測得的黑度應大于3.0。

2.4焦距選擇

承插焊縫采用垂直透照方式，根據現場實際施工經驗及技術文件要求，在承插焊縫射線檢驗中，透照焦距選擇為大于等于10倍套管外徑。

2.5曝光和洗片

曝光后移走放射源，拆下膠片，進行沖洗。一般先沖洗剪掉一角的膠片，采用自動洗片機進行洗片，需注意洗片機的預熱溫度，以及兩次進片的相隔時間。

2.6評片

射線底片評定需注意以下幾點：

a：底片的黑度是否滿足要求，透度計的顯示是否達到要求的圖像質量;

b：底片標記是否符合要求，底片上是否存在妨礙評定的顯示;

在滿足以上兩點的條件下進行底片的評定，以下情況應拒收：

c：插套根部的間隙為零;

d：裂紋、未焊透、未熔合、菜花狀缺陷、氣孔;

e：使最小焊喉值不滿足的夾渣或在底片上尺寸大于或等于1.5mm的夾渣。

在底片評定時，應特別注意觀察，套管和插管連接處的焊縫是否已熔合，由于套管和插管連接處焊縫屬于應力集中區域，若存在未熔合、未焊透現象，在經過一定時間的運行之后，將會變為裂紋等更為嚴重的缺陷，因此插套焊縫的透照及評定尤為重要。

在福清某核電安裝階段的所有承插焊縫進行統計，存在氣孔、未熔合和未焊透導致焊口不合格占總量的85.5%。

在焊接過程中應注意質量控制，盡量避免氣孔、未熔合及未焊透的產生。

3.結束語

承插焊縫的射線檢驗，應特別注意透照方式和焦距的選擇，以及放射源與焊縫平面的角度，同時應特別注意像質計的擺放和底片評定的注意事項，嚴格按照相關標準和規程執行。

參考文獻：

[1]?RCCM2000+2002補遺，《壓水堆核島機械設備和建造規則》

[2]JB/T4730.5-2005，《承壓設備無損檢測??第二部分.射線檢測》

[3]強天鵬等，《射線檢測》.