核電站海水系統電動隔離閥閥門銷釘超聲檢測

李其紅 李朝夕 孟曉喜

（中國核電工程有限公司鄭州分公司，河南 鄭州 450000）

前言：銷釘廣泛應用于核電廠海水系統隔離閥中，運行過程中發現大量磨損及斷裂現象。分析原因是由于頻繁開關，造成閥門銷釘磨損嚴重，繼續使用則容易造成銷釘斷裂，閥門開關失效，由于銷釘鎖死在閥門內部，在不拆解的情況下無法進行目視檢查來發現缺陷。傳統手段可通過隔離閥解體直接目視檢測觀察銷釘磨損程度，但由于閥的拆解及更換需要較長工期且需要大量人力物力，因此需要一種檢測技術能在不拆解電動閥及時發現銷釘磨損，并跟蹤檢測磨損量，通過分析判斷銷釘是否能服役至下一個換料大修，進而選擇合適的窗口對其進行更換。

一、檢測方法選擇

核電站海水系統電動隔離閥閥門銷釘結構形式如圖1 所示：在不拆解的情況下，銷釘連接在閥門閥板和閥桿上，僅端面露出在外面，根據各無損檢測方法的基本原理，采用超聲檢測的方法從銷釘端面可探測出內部缺陷情況。

二、檢測儀器設備

（一）超聲波探傷儀

采用A 型脈沖回波式超聲探傷儀，其工作頻率范圍至少應為0.5～10MHz，儀器至少在熒光屏滿刻度的80%范圍內呈線性顯示。超聲探傷儀應具有90dB 以上的連續可調衰減器，步進級每檔不大于2dB，其精度為任意相鄰12dB 誤差在±1dB 以內，最大累計誤差不超過1dB。水平線性誤差不大于1%，垂直線性誤差不大于5%。本次檢測采用超聲波探傷型號為USN60，經檢定合格并在有效期內。

（二）超聲波探頭

銷釘結構形式為圓棒形，直徑50mm,在端面附件有深度約3mm 深的凹型環槽,另一端面為直徑20mm 的螺紋結構，根據現場實際情況，在不拆解情況下僅直徑50mm 端面外露，可供探頭掃查，根據理論及實踐可選擇頻率2～5Mz、晶片尺寸8×9mm、角度6-15°小角度縱波斜探頭檢測。本次檢測采用探頭型號為頻率2MHz、晶片尺寸8×9mm、角度6°縱波斜探頭。

（三）試塊

利用同樣材質規格型號的銷釘在其靠近端面易磨損（實測119mm 左右）位置加工1mm 深刻槽如圖1 所示，作為人工缺陷試塊。

三、檢測實施

（一）超聲波儀器時基線性調節：

利用人工缺陷試塊刻槽及螺紋側端面底波調節超聲波儀器時基線性，將探頭放置在銷釘端面進行鋸齒形掃查，反復移動探頭找到人工刻槽最高波調節增益至滿屏80%左右，調節儀器范圍使屏幕上同時顯示螺紋側端面底波。閘門A、B 分別調節至1mm 槽波及底波處，調節儀器聲速及延時使SA、SB 分別為119mm（人工刻槽深度）、290mm（銷釘螺紋側端面深度）。如圖2 所示，此時儀器時基線性即調節完成。

（二）檢驗實施

將1mm 人工刻槽提高20dB 作為掃查靈敏度，在銷釘外露端面進行掃查，探頭掃查速度不應大于150mm/s，探頭每次掃查路徑至少重疊有效晶片寬度尺寸的15%。磨損信號的聲程應符合參考試塊上切槽信號反射波的聲程，即在119mm 附近出現的信號波判斷為銷釘磨損信號。如圖3 所示在122mm位置發現信號即可判定為銷釘有磨損。

（三）檢驗結果驗證

將出現磨損信號的銷釘拆解，目視檢查發現銷釘存在磨損現象如圖4所示，磨損位置經測量為122mm，與超聲檢測結果一致。

四、結語

本文結合國內某核電站海水系統電動隔離閥閥門銷釘結構形式和成型工藝特點，開發了針對性的A 型脈沖反射法超聲檢測工藝。通過在人工缺陷試塊和核電廠現場在役銷釘上進行的檢查試驗，并與拆解后銷釘的目視檢查結果進行了驗證。結果表明采用超聲檢測的無損檢測工藝能夠在不拆解銷釘的情況下，快速準確的檢測出螺栓的磨損情況，選擇合適的A 型脈沖反射法超聲檢測工藝，能夠提高缺陷檢測的準確率，提高經濟效益，減少銷釘檢修更換窗口時間，減少因閥門銷釘斷裂造成失效損失。