核電站關鍵設備部件滲透檢驗缺陷的評定與分析

周立鵬，李守彬，孔晨光，張 帥，羅立群

(1.中廣核檢測技術有限公司，江蘇蘇州，215021；2.大亞灣核電運營管理有限責任公司，廣東深圳，518000)

0 前 言

核電站的在役檢查就是按照相應法規和標準，對其設備和部件定期進行無損檢測，從而發現設備和部件存在的缺陷，并根據驗收標準進行判定和分析評定，通過適當的方法對缺陷加以處理以保證設備、部件的安全。通常使用的無損檢驗方法有目視檢驗、表面檢驗和體積檢驗。滲透檢測是表面檢驗的重要組成部分，在役檢查時進行滲透檢測一般選用溶劑去除型著色滲透檢測法，配合溶劑懸浮顯像。此方法靈活的較大，不需要水源或者電源的支持，可以對局部或者空間狹小區域進行有效操作，同時對各種非多孔性材料均具有較高的靈敏度。本文結合在役檢查過程中滲透檢測具體案例，分析了在役檢查滲透檢驗特點，并總結了工藝要點和應對措施。

1 滲透檢驗的原理

受檢表面被施涂含有熒光染料或著色染料的滲透液后，在毛細管作用下，經過一定時間，滲透液可以滲入表面開口缺陷中；去除受檢表面多余的滲透液，經干燥后，再在受檢表面施涂顯像劑；同樣在毛細管作用下，滲透液回滲到顯像劑中；在一定的光源下(黑光或白光)，缺陷處的滲透液痕跡被顯示(黃綠色熒光或鮮艷紅色)，從而探測出缺陷的形貌及分布狀態[1]。

2 核電站在役檢查滲透檢驗特點

核電站在役檢查滲透檢測的特殊性主要體現在檢驗先決條件上，包括檢測環境、檢測部位可達性、檢測部位的表面狀態等方面。

首先在役檢查絕大部分檢驗工作是在具有放射性的檢測環境中進行，某些被檢部件因與一回路介質直接接觸，表面為放射性污染狀態。在進行滲透檢驗時，檢驗人員在檢驗前必須做好充分的前期準備以盡可能降低放射性環境工作時間，包括確定檢驗部件的位置，帶齊檢驗文件、工具及材料、各種防護用品等。

檢測部位可達性影響因素主要來自于空間位置、保溫層、結構限制等。多數情況下，滲透檢驗被檢對象(如支撐焊縫或者管線焊縫等)空間位置較為復雜，檢驗人員必須在管線密布的狹小空間內完成作業，位置較高還需要搭設腳手架才能接近。為保證熱效率，核島內幾乎所有的部件及管道均有保溫層，在實施滲透檢測前必須拆除受檢對象外部的保溫設備。由于結構原因，部分受檢對象被鐵箍覆蓋、位于孔洞內或溝槽中、被臨近結構件限制可能存在部分或者全部不可達情況，發現此類情況時，應采用草圖或者照片紀錄等方式在報告中明確表示不可達部分。

檢測部位的表面狀態直接影響滲透檢驗的靈敏度，必須使用拋光等手段去除受檢部件表面的油漆及鐵銹等物質。此外，需要特別注意的是，輕微泄漏的含硼水介質風干后會有硼結晶殘留在部件表面上，硼結晶可能會堵塞表面開口缺陷，導致滲透檢驗靈敏度降低。

此外，在役檢查滲透檢驗還需關注被檢表面溫度達到規范要求，并且有足夠的照明。

3 核電站在役檢查滲透檢驗常見缺陷案例

核電站在役檢查根據工作目的的不同分為預防性檢驗和配合性檢驗。預防性檢驗是在役檢查計劃內的檢驗，檢驗實施的目的是跟蹤歷史缺陷和確認上一個運行周期內是否有新增缺陷。配合性檢驗主要是其他部門在進行部件維修補焊或者失效分析時實施的配合性檢驗。

3.1 預防性滲透檢驗缺陷案例

役前檢查作為在役檢查的一部分，是對設備、部件質量在投運之前的一次全面檢驗，以便發現部件在制造和安裝過程中可能遺漏的超標缺陷，對于發現的超標缺陷(主要是表面缺陷)，工程方將根據實際情況進行打磨消缺處理。因此，役前檢查是預防性滲透檢驗是發現超標缺陷最多的階段。

圖1(a)是某電廠主設備容器，現場安裝焊縫已焊接完成。在役前檢查時，在接管安全端焊縫(工廠焊縫)的安全端隔離層堆焊區內對應時鐘位置約6點附近發現線性顯示，如圖1(b)所示，線性顯示呈弧形，長約3 mm，距離焊縫熔合線1.5 mm。

圖1 (a) PT顯示缺陷位置及形貌

圖1 (b) 缺陷位置

對顯示區域進行光學金相顯微觀察，觀察發現線性缺陷中部呈規則圓弧形，有一定寬度，兩邊金相組織雖然都是焊接形成的柱狀晶，但生長方向和粗細不同，可推斷為兩次凝固的金屬；并且缺陷部位、堆焊金屬及安全端母材的微觀金相組織，三者完全不同。

圖2 接管安全端顯示金相分析

結合滲透檢驗結果和現場金相分析結果，發現線性缺陷形狀較規則，有一定寬度和深度，缺陷兩邊金相組織雖然都是焊縫柱狀晶，但生長方向和粗細不同，表明兩區凝固時間不同；線性缺陷尖端明顯，應為補焊形成的缺陷。

某電廠在役檢查管嘴焊縫滲透探傷發現如圖3所示的3處橢圓形顯示，從左往右分別為?7、?5和?8 mm圓形顯示。該3處顯示為焊接燒傷痕跡，經處理后顯示消除。

圖3 主管道管嘴焊縫滲透探傷顯示

3.2 配合性滲透檢驗缺陷案例

配合性滲透檢驗所發現的缺陷種類較預防性檢驗范圍更廣、結構和情況也更為復雜。

某電廠大修期間準備更換某系統彎頭，對備件彎頭母材進行PT檢查時，發現表面存在一條長約5 mm的缺陷顯示(圖4)。為了快速判斷缺陷產生的原因，進行了硬度測量、材質鑒別、缺陷復型、微觀金相等試驗，結果表明缺陷彎頭材料成分、組織符合RCCM規范要求，成型后進行了固溶處理；缺陷寬而淺，底部較鈍，與裂紋的形貌不符，與表層拉傷、折疊等表面缺陷相似，按RCCM規范要求可通過磨削等非熱加工方法去除。

圖4 彎頭備件PT顯示及其放大圖

某閥門密封焊縫出現滲漏異常，首次PT檢驗未發現明顯的顯示，但使用高清目視觀察后發現補焊部位上角存在表面開口顯示，同時再次做PT檢驗出現了點狀顯示(圖5)。該顯示可以定性為貫穿微裂紋，由于表面泄漏含硼水揮發后殘留的硼結晶堵塞了裂紋開口，阻礙了滲透劑滲入缺陷，因此PT檢驗未出現線性顯示。

圖5 泄漏閥門微裂紋及PT顯示

硼結晶降低PT檢驗靈敏度的另一個案例是CRDM密封焊縫泄漏檢驗，對于貫穿的裂紋，在硼結晶的堵塞下，PT檢驗為點狀顯示(圖6)。

圖6 CRDM 密封焊泄漏PT顯示

對于使用PT檢驗方法查找泄漏點時，一定要注意使用有效的方法將部件表面硼結晶溶解去除后再進施加滲透劑，否則硼結晶的存在將大大降低滲透檢驗的靈敏度，影響缺陷顯示的定量分析。

4 結束語

本文結合核電廠在役檢查中預防性及配合性滲透檢驗發現的缺陷案例，分析了在役檢查滲透檢驗特點，應關注核電廠特殊環境對滲透檢驗先決條件的影響，應具體問題具體分析，及時調整和優化滲透工藝要素，確保滲透檢驗質量滿足檢驗程序及標準的要求。