核電站現(xiàn)場著色滲透檢測的工藝優(yōu)化

牛 壯

(中核檢修有限公司，上海 201103)

著色滲透檢測是核電站全壽命周期中進(jìn)行系統(tǒng)、設(shè)備和材料質(zhì)量驗證的常規(guī)無損檢測手段之一，應(yīng)用非常廣泛，對于核電站的安全和可持續(xù)運行起著至關(guān)重要的作用。

在核電站現(xiàn)場著色滲透檢測工作的實施中，特殊工件和特殊環(huán)境下，所涉及的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和檢測工藝文章不予討論。

筆者主要從檢測便利性、滲透劑污染控制等角度出發(fā)，結(jié)合自身的核電現(xiàn)場著色滲透檢測工作經(jīng)歷，針對性地提出了現(xiàn)場著色滲透檢測工藝優(yōu)化的相應(yīng)措施和技術(shù)方案。

1 著色滲透檢測工藝

目前，核電行業(yè)現(xiàn)場著色滲透檢測應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)較多，包括RCC-M-2000 《壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計和建造規(guī)則》、ASME BPVC V-2017 《鍋爐及壓力容器規(guī)范 第V卷 無損檢測》 和NB/T 47013.5-2015 《承壓設(shè)備無損檢測 第5部分：滲透檢測》 等，這些標(biāo)準(zhǔn)均對著色滲透檢測工藝作出了詳細(xì)的規(guī)定。總體上看，現(xiàn)場檢測的基本流程大體相同，其流程圖如圖1所示。文章中所提到的檢測工藝包含了基本工藝流程，同時也涵蓋檢測前的技術(shù)準(zhǔn)備工作。

圖1 現(xiàn)場檢測流程圖

2 工藝優(yōu)化關(guān)注點

在檢測工藝優(yōu)化方面，行業(yè)內(nèi)對檢測工藝流程中涉及的被檢表面粗糙度、表面溫度、觀察光照條件、滲透和顯像時間等技術(shù)參數(shù)研究較多，但在滲透劑污染控制、檢測試塊操作便利性、罐裝滲透劑釋放和廢罐處理、檢測試塊可靠性驗證等方面，對檢測工藝的論述較少，筆者將這些方面列為工藝優(yōu)化的關(guān)注點，重點進(jìn)行闡述和探討。

2.1 滲透劑污染控制

在核電站現(xiàn)場檢測時，尤其是核電站大修期間，檢測條件較為復(fù)雜，會出現(xiàn)空間受限、設(shè)備管道被遮擋、被檢部位為垂直立面等情況，致使檢測人員很難順暢地施加滲透劑；同時滲透劑受重力影響下淌嚴(yán)重，易形成檢測區(qū)域外滲透劑污染，滲透劑污染示例如圖2所示。鑒于上述情況，應(yīng)重點考慮對工件檢測區(qū)域外的滲透劑污染進(jìn)行控制，以避免污染對滲透檢測的影響。

圖2 滲透劑污染示例

2.2 檢測試塊操作便利性

在現(xiàn)場檢測工作中檢測試塊能夠起到靈敏度驗證的作用，如標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47013.5-2015中使用的A型鋁合金試塊和三點式B型鍍鉻試塊，標(biāo)準(zhǔn)ISO 3452.2-2001 《無損檢測滲透檢測 第2部分：檢測材料》 和標(biāo)準(zhǔn)ISO 3452.3-2001 《無損檢測滲透檢測 第3部分：參考試塊》 中所規(guī)定使用的1型和2型試塊。

上述檢測試塊尺寸相對較小，使用時很不方便，存在影響擦洗、影響觀察、容易破壞缺陷影像，容易形成指印污染等問題。如擦洗ISO 3452.3-2001雙片式1型試塊的側(cè)邊時，為防止手指污染試塊檢測面,多余滲透劑的清洗可能不徹底，形成如圖3所示的影像。

圖3 雙片式1型試塊滲透劑清洗不徹底影像

為了現(xiàn)場檢測人員能夠更方便和規(guī)范地使用試塊進(jìn)行靈敏度確認(rèn)，需要考慮對其進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。

2.3 罐裝滲透劑釋放和廢罐處理

散裝滲透劑對保存方法、濃度校驗、相對密度校驗、外觀檢驗、性能對比試驗等均有特定要求，而罐裝滲透劑相比于散裝滲透劑具有使用和攜帶方便、性質(zhì)穩(wěn)定等突出優(yōu)勢，因此罐裝滲透劑在核電站現(xiàn)場著色滲透檢測中得到了廣泛應(yīng)用。

在這種情況下，如檢測現(xiàn)場優(yōu)先選擇刷涂的方式施加滲透劑時，罐裝滲透劑的局限性就顯現(xiàn)出來了(如具有一定壓力而不便釋放滲透劑，完成刷涂滲透劑的操作工序)。為解決這些問題，可以從設(shè)計和制作輔助工裝的角度進(jìn)行考慮。

廢罐處理時，罐體內(nèi)部仍有一定量的檢測試劑，存在一定壓力，輔助工裝可以解決此問題。

2.4 檢測試塊可靠性驗證

核電站現(xiàn)場滲透檢測工作中使用A型鋁合金試塊、三點式B型鍍鉻試塊、1型試塊和2型試塊時，可能會出現(xiàn)檢測靈敏度不達(dá)標(biāo)的情況，所顯示的缺陷影像不能夠與參考的缺陷影像相對應(yīng)。分析其中的原因可能有兩個方面，一方面是檢測試塊被污染而堵塞了試塊中的缺陷；另一方面是對應(yīng)的滲透檢測靈敏度達(dá)不到要求。

如因檢測試塊被污染或檢測靈敏度不符合要求而造成誤判，則需對檢測試塊可靠性進(jìn)行驗證。

3 工藝優(yōu)化措施

筆者針對于上述問題，以設(shè)計和制作輔助工裝為解決措施，提出檢測試塊可靠性的驗證方法，闡述并探討檢測工藝的優(yōu)化方案。

3.1 滲透劑污染控制工裝

為了解決滲透檢測時檢測區(qū)域外滲透劑形成的污染問題，筆者利用特制磁橡膠密封條進(jìn)行限位和限液，達(dá)到了限定檢測區(qū)域而避免污染的目的，同時也起到了節(jié)省滲透劑的作用。

該特制密封條材料為磁橡膠，具有柔韌性、彈性、可繞曲性、磁性等特性，可固定于金屬體。利用磁橡膠的特性，制作成特定形狀的密封條，可應(yīng)用于鐵磁性材料的著色滲透檢測。

該工裝包括磁橡膠密封條主體和專用堵頭，兩者磁性應(yīng)為異性，確保能夠相互吸住，從而形成儲液空間。磁橡膠密封條工裝結(jié)構(gòu)如圖4所示，專用堵頭工裝如結(jié)構(gòu)圖5所示，磁橡膠密封條裝配結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖4 磁橡膠密封條工裝結(jié)構(gòu)示意

圖5 專用堵頭工裝結(jié)構(gòu)示意

圖6 磁橡膠密封條裝配結(jié)構(gòu)示意

采用該工裝進(jìn)行著色滲透檢測時，宜采用刷涂的方法，具體步驟如下。

(1) 確定被檢件的檢測區(qū)域。

(2) 將密封條主體的吸附面吸附于被檢部件的區(qū)域邊界上，起到檢測限位的作用。

(3) 用專用堵頭封住所有被檢件上的密封條的兩端，形成固定容積的儲液空間，起到限液的作用(見圖6，被檢件為管道焊縫時無需專用堵頭)。

(4) 后續(xù)按照常規(guī)滲透檢測流程執(zhí)行檢測工作。

刷涂滲透液時，多余滲透液會受重力作用流入到密封條的儲液空間中，可用刷子蘸取刷涂于檢測區(qū)域，充分利用這些多余的滲透液。對于專用堵頭與密封條之間密封不嚴(yán)、密封條與被檢件之間密封不嚴(yán)的部位可用橡皮泥進(jìn)行補(bǔ)充密封。該密封條可根據(jù)常用的實際被檢件的尺寸進(jìn)行長度裁剪，確保尺寸的吻合性。

工裝使用完畢后應(yīng)及時用濕棉布進(jìn)行擦拭、清理，然后放置于陰涼處儲存。目前該磁橡膠密封條工裝已獲得國家實用新型專利授權(quán)。

3.2 檢測試塊輔助工裝

3.2.1 試塊結(jié)構(gòu)

文章中提到了現(xiàn)場著色滲透檢測中常用到的4種試塊，包括標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47013.5-2015中使用的A型鋁合金試塊和三點式B型鍍鉻試塊，RCC-M-2000中規(guī)定所使用的1型和2型試塊，4種試塊結(jié)構(gòu)如圖7～10所示。

圖7 A型鋁合金試塊結(jié)構(gòu)示意

圖8 三點式B型鍍鉻試塊結(jié)構(gòu)示意

圖9 1型試塊結(jié)構(gòu)示意

圖10 2型試塊結(jié)構(gòu)示意

檢測人員操作時為了避免污染檢測面，可能會出現(xiàn)邊側(cè)清洗不徹底的問題，同時也存在不方便把握的問題。對于上述情況，設(shè)計和制作輔助工裝——檢測試塊臺架可以有效解決該問題。檢測試塊臺架設(shè)計時有以下要求。

(1) 應(yīng)設(shè)置導(dǎo)液槽、凸臺斜面和圍擋，利于多余滲透劑的分離和儲存。

(2) 試塊臺架底部應(yīng)設(shè)置防滑腳墊，利于固定該裝置。

(3) 應(yīng)根據(jù)圖7～10試塊的厚度設(shè)置相應(yīng)試塊安放槽的深度，深度約為試塊厚度的1/2，注意槽深不得超過電鍍層與基體的界面。

(4) 應(yīng)根據(jù)圖7～10試塊的尺寸設(shè)置試塊安放槽的尺寸，安放槽的尺寸應(yīng)比試塊的尺寸大1 mm，以便于試塊的安放和取出。

(5) 設(shè)計試塊臺架時應(yīng)考慮通用性。

3.2.2 技術(shù)方案

因為A型鋁合金試塊應(yīng)用于非標(biāo)準(zhǔn)溫度下檢測靈敏度的對比驗證，A區(qū)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)方法檢測，B區(qū)進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)方法檢測，兩區(qū)分開進(jìn)行檢測，檢測條件不同，所以設(shè)計試塊臺架時不能放置在同一臺架上，應(yīng)以單個試塊進(jìn)行設(shè)計；兩區(qū)對應(yīng)的試塊應(yīng)使用同種試塊臺架進(jìn)行檢測，以比較兩區(qū)裂紋的顯示痕跡。A型鋁合金試塊臺架結(jié)構(gòu)如圖11所示。

圖11 A型鋁合金試塊臺架結(jié)構(gòu)示意

復(fù)合型試塊臺架可以同時滿足三點式B型鍍鉻試塊、1型試塊和2型試塊的使用要求，其中三點式B型鍍鉻試塊和雙片式1型試塊放置在對應(yīng)的試塊安放槽內(nèi)進(jìn)行檢測即可；2型試塊本身設(shè)置有2個φ3 mm的通孔，可以直接利用兩個通孔達(dá)到固定試塊的目的，不必設(shè)置專用的試塊安放槽，同時在在試塊臺架的指定位置設(shè)置2個φ3 mm定位銷，其穿過試塊上的φ3 mm通孔即可進(jìn)行固定。復(fù)合型試塊臺架結(jié)構(gòu)如圖12所示。

圖12 復(fù)合型試塊臺架結(jié)構(gòu)示意

3.3 罐裝滲透劑釋放和廢罐泄壓工裝

為解決檢測現(xiàn)場使用罐裝滲透劑而采用刷涂方式施加時存在的局限性問題，筆者設(shè)計和制作了罐裝滲透劑釋放和廢罐泄壓工裝。

設(shè)計的總體要求是工裝能夠刺破滲透劑罐體并承受其釋放時產(chǎn)生的壓力，同時滲透劑釋放時產(chǎn)生的氣霧顆粒能被有效地屏蔽；工裝應(yīng)具有導(dǎo)流管以便將釋放出來的滲透劑盛放入指定容器，具體的技術(shù)方案由以下4部分組成。

(1) 工裝通過設(shè)置螺桿、壓板和蝶形螺母與筒體配合產(chǎn)生壓力，使?jié)B透劑罐體與筒體底部的尖錐接觸，達(dá)到刺破罐體的目的。

(2) 筒體頂部設(shè)置與罐體吻合的通孔，同時壓板上開有可供噴嘴通過的通孔，以形成有效的壓力傳導(dǎo)。

(3) 工裝配套有特制的彈性密封環(huán)，可以對滲透劑氣霧進(jìn)行有效隔離。

(4) 筒體底部設(shè)置有導(dǎo)流管，以便在滲透劑釋放完畢后進(jìn)行引流。

罐裝滲透劑釋放和廢罐泄壓工裝如圖13所示。

圖13 罐裝滲透劑釋放和廢罐泄壓工裝示意

該著色滲透檢測輔助工裝重點解決了滲透劑污染控制、檢測試塊操作便利性需求、罐裝滲透劑釋放和廢罐泄壓的問題，能夠達(dá)到檢測工藝優(yōu)化的目的，為檢測人員的現(xiàn)場檢測工作執(zhí)行起到了良好的促進(jìn)作用。

3.4 檢測試塊可靠性驗證

核電站現(xiàn)場滲透檢測工作中所使用的檢測試塊應(yīng)做好日常的清洗和保存工作，這是檢測試塊有效性的基本前提。按照標(biāo)準(zhǔn)NB/47013.5-2015的要求，檢測試塊使用完畢后要用丙酮進(jìn)行徹底清洗，之后再將試塊放入裝有丙酮或者丙酮和無水酒精混合液體(體積混合比為1…1)的密閉容器中浸漬30 min，干燥后保存。可以在清洗步驟時使用超聲波清洗，以進(jìn)一步提升清洗效果。每次檢測后檢測人員應(yīng)按照此要求進(jìn)行操作，最大程度上保證檢測試塊的正常使用。

對于現(xiàn)場檢測時出現(xiàn)的檢測靈敏度不達(dá)標(biāo)的情況，應(yīng)當(dāng)場使用另一塊同類型的檢測試塊進(jìn)行靈敏度驗證。如驗證結(jié)果一致，則暫停檢測工作，從工藝和滲透材料的角度進(jìn)行有效性驗證，核查問題點，查清原因并消除后進(jìn)行系統(tǒng)靈敏度驗證，確認(rèn)無誤后方可繼續(xù)開展現(xiàn)場檢測活動。如驗證結(jié)果不一致，另一塊同種類型的檢測試塊顯示靈敏度符合要求，則證明所使用工藝能夠滿足要求；同時建議對不達(dá)標(biāo)試塊進(jìn)行至少3次的徹底清洗，干燥后再進(jìn)行靈敏度驗證，如仍不滿足要求則棄用該試塊；如能夠滿足要求，可繼續(xù)使用該試塊，但需要重點關(guān)注該試塊的日常維護(hù)和保存工作。

對試塊進(jìn)行可靠性驗證可避免出現(xiàn)因檢測試塊被污染而造成靈敏度不符合要求的誤判，從而提升檢測工作的可靠性，提高現(xiàn)場檢測工作的效率。

4 結(jié)語

筆者結(jié)合自身在核電現(xiàn)場著色滲透檢測工作中遇到的一些問題，就滲透劑污染控制、檢測試塊操作便利性、罐裝滲透劑釋放和廢罐處理、檢測試塊可靠性驗證等方面提出了檢測工藝優(yōu)化方案，方案能夠有效解決核電站現(xiàn)場著色滲透檢測的工藝問題，提升了現(xiàn)場檢測工作的質(zhì)量和效率。