核電站穩(wěn)壓器接管異種金屬焊縫射線探傷透照次數(shù)的確認(rèn)

福建福清核電有限公司 福建福清 350318

隨著我國核電事業(yè)的快速發(fā)展，核電設(shè)施的不斷增多，探索高可靠性的在役檢查技術(shù)，提高無損檢測技術(shù)，以確保核電站安全穩(wěn)定運(yùn)營。

國內(nèi)某核電站穩(wěn)壓器（PRZ）接管異種金屬焊縫射線檢測采用的透照工藝和驗(yàn)收，參照法國RCCM《壓水堆核島機(jī)械部件設(shè)計(jì)和建造規(guī)范》。因其結(jié)構(gòu)的特殊性，異種金屬焊縫極難檢出有危害性的缺陷，詳見波動管與安全端焊縫示意圖見圖1，噴霧管接管與安全端焊縫見示意見圖2，安全閥、卸壓閥與安全端焊縫示意圖見圖3。因其特有的結(jié)構(gòu)PRZ 接管焊縫役前及在役檢查只能采用雙壁單影方法進(jìn)行透照，為了更好的檢出坡口處的缺陷還需采用偏移的方法即平行于坡口進(jìn)行透照。

圖1 波動管與安全端焊縫示意圖

圖2 噴霧管接管與安全端焊縫見示意圖

射線檢測參數(shù)如表1：

1 核電站PRZ 接管異種金屬焊縫射線檢驗(yàn)方法的確定

1.1 PRZ 接管異種焊縫射線檢驗(yàn)方法初定

PRZ 接管焊其射線檢驗(yàn)參照法國《壓水堆核島機(jī)械部件設(shè)計(jì)和建造規(guī)范》（RCC M MC 冊，2007 年版）。射線源放置在管外側(cè)實(shí)施斜透法透照，使射線源偏移接管坡口與堆焊層熔合線的距離分別為67mm，55mm，34mm。檢驗(yàn)后底片雙片觀察時(shí)，黑度均可控制在規(guī)范要求的2.7-4.5 的范圍內(nèi)。

圖3 安全閥、卸壓閥與安全端焊縫示意圖

1.2 直透法透照的穿透厚度與透照次數(shù)N 的關(guān)系

直透法透照如圖4 所示，當(dāng)把射線源視為點(diǎn)源，膠片暗盒放在源的正對面進(jìn)行直透法雙壁單影透照時(shí)，α=θ+η，α=1800/N，θ=η=90o/N。

圖4 直透法雙壁單影透照

式中：α-半有效角；

N-透照次數(shù)；

θ-影像最大失真角；

η-有效半輻射角。

在ΔOBD 中，根據(jù)角與邊的關(guān)系可推出：R/r=sin（β+θ）/sinβ，β=arcsin[（R/r）×sinη]-θ；在ΔOBA 中，根據(jù)角與邊的關(guān)系可推出：

式中：R-管外徑（mm）；r-管內(nèi)徑（mm）。

斜透法透照的穿透厚度與透照次數(shù)N 的關(guān)系進(jìn)行壁單影斜透法透照時(shí)，如圖5 所示，暗盒放在焊縫中心，射線源放置在暗盒對面的不銹鋼接管側(cè)，使得入射線與焊縫中心面成一個(gè)角度（即γ角），射線源距焊縫中心距離為S。射線最大穿透厚度：

表1 核電機(jī)組PRZ 接管異種焊縫射線檢測參數(shù)

圖5 傾斜法雙壁單影透照

1.3 γ 角及透照次數(shù)N 的的確定

由2.1 節(jié)中分析，PRZ 接管異種金屬焊縫的γ 射線檢驗(yàn)，要求檢測到高強(qiáng)度低合金鋼/鎳基堆焊層融合面和鎳基堆焊層/填充金屬融合面兩個(gè)部位的微小線性顯示，入射線與焊縫中心面的夾角γ 符合：γ〉μ/2，μ=12°即：γ〉6°。

γ 增大時(shí)，射線穿過材質(zhì)的距離增大，由于吸收與發(fā)散作用，射線的穿透能力降低；被檢區(qū)在底片上的影像變寬，影響檢測靈敏度。所以，γ 的值不宜太大。

如圖5 所示，雙壁單影透照時(shí)最少曝光次數(shù)N 由下列關(guān)系式確定：

式中：F-透照的焦距，

μ-焊縫坡口的角度。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和方法

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

波動管試塊Ф380×[34+4（熱套管壁厚）]mm；

噴霧管試塊Ф152×[24+4（熱套管壁厚）]mm；

安全閥，泄壓閥試塊Ф190×30mm；

焦點(diǎn)尺寸為φ3×3mm 的Ir－192γ 射線源；

AGFAD3 工業(yè)級膠片，與其相匹配的顯、定影液；

鉛濾光片，厚度分別為1.0、2.0mm，按壁厚要求組合；

鉛增感屏，前、后屏=0.25（0.20）mm；中屏2×0.1mm 按壁厚要求組合；

暗室處理設(shè)備恒溫洗片機(jī)等；

觀片燈，黑白密度計(jì)，像質(zhì)計(jì)等。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法和步驟

按不同透照次數(shù)（5、6、7、8）分別對2 種試塊進(jìn)行透照，暗袋放在焊縫中心平面的接管處，源放在暗袋對面。接管外環(huán)側(cè)（不銹鋼側(cè)），與接管預(yù)堆邊焊融合線成一定距離，使的入射線與對面焊縫/預(yù)堆邊焊融合線的平面15°的夾角，分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后測量出每張底片的最大和最小黑度值，觀察底片焊縫區(qū)的黑度變化情況、透照次數(shù)和底片黑度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2、表3。

表2 噴霧管、安全閥、泄壓閥接管焊縫試塊透照次數(shù)、黑度之間關(guān)系

表3 波動管接管焊縫試塊透照次數(shù)、黑度之間關(guān)系

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

分析表3 中的模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：使用雙壁單影透照法進(jìn)行射線檢驗(yàn)時(shí)，射線透過被檢區(qū)中心部位的厚度較端部的厚度小，射線通過中心部位的衰減較小，到達(dá)膠片的射線能量較大，膠片產(chǎn)生較強(qiáng)的感光作用，底片黑度較大；相反，射線通過兩端部位時(shí)衰減較大，到達(dá)膠片的射線能量較小，膠片產(chǎn)生的感光作用較弱，底片黑度較小。模擬試驗(yàn)表明，增加單條焊縫的透照次數(shù)N，控制每次透照長度，使得底片評片區(qū)的黑度差減小，滿足規(guī)范的黑度要求。

4 結(jié)語

綜合以上的實(shí)驗(yàn)與討論結(jié)果，并結(jié)合前面的理論推導(dǎo)，可以得出以下結(jié)論：①PRZ 各個(gè)接管焊縫均實(shí)施斜透法雙壁單影γ 射線檢測；②PRZ 噴霧管、安全閥，卸壓閥接管異種金屬焊縫透照6次較為合適；③PRZ 波動管接管異種金屬焊縫透照8 次較為合適。