福清核電承插焊縫射線檢驗(yàn)技術(shù)的研究

邵拓 徐井偉

摘要：

根據(jù)福清核電建設(shè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求，對(duì)福清核電核島安裝階段承插焊縫透照工藝參數(shù)和透照布置進(jìn)行論述，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際探傷有積極的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：核電;焊接;承插焊縫;無(wú)損檢測(cè)

引言

福清核電站始建于2008年，共規(guī)劃6臺(tái)百萬(wàn)千瓦級(jí)二代改進(jìn)型（M310+）壓水堆核電機(jī)組，目前在建核電機(jī)組4臺(tái)。在核電的安裝階段，承插焊縫的射線檢驗(yàn)量占焊縫總量的51.1%，承插焊縫射線檢驗(yàn)的規(guī)范化利于現(xiàn)場(chǎng)射線檢驗(yàn)工作效率，降低勞動(dòng)成本。

1.質(zhì)量技術(shù)要求

1.1尺寸要求

承插焊接接頭的結(jié)構(gòu)形式及尺寸如圖1所示，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)用主要器材

采用Ir-192射線源，源尺寸φ3mm×2mm;雙膠片技術(shù)，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(gè)直徑為3mm的孔;暗示沖洗設(shè)備和其他消耗性材料（如膠布和簽字碼等）。

1.3檢驗(yàn)區(qū)域

檢驗(yàn)區(qū)域包括焊縫及熱影響區(qū)以及間隙距離。

1.4主要技術(shù)要求

射線源進(jìn)行垂直透照，即雙壁雙影透照;像質(zhì)計(jì)放置于源測(cè);幾何不清晰度≤0.3;洗片方法為自動(dòng)洗片，顯影溫度為26℃。

最后提交的射線底片要求曝光技術(shù)使用正確，雙片黑度值≥3.0，透度計(jì)在底片上的可見長(zhǎng)度應(yīng)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(yàn)

2.1透照方式的選擇

為確保所選用的射線方向?qū)θ毕菥哂凶罴训臋z出率，為此，充分了解被檢件的焊接特點(diǎn)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(yīng)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(wú)法選用源在內(nèi)的透照方式，且在底片評(píng)定時(shí)，需要利用底片影像對(duì)承插焊接接頭底部的間隙尺寸進(jìn)行測(cè)量。如果選用雙壁雙影、橢圓成像的透照方式時(shí)，焊接接頭底部的影像容易“失真”，故應(yīng)優(yōu)先選用源在外的雙壁雙影垂直透照方式對(duì)承插焊接接頭進(jìn)行曝光。透照示意圖如圖2?所示：

使用雙膠片檢測(cè)技術(shù)，拍片數(shù)量根據(jù)RCCM級(jí)別確定，具體規(guī)定如下：

1）1和2級(jí)焊縫：相隔90°，兩次曝光;

2）3級(jí)和NC級(jí)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(shí)使用仿真模擬軟件CIVA，對(duì)有未熔合和氣孔的承插焊縫進(jìn)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(jìn)行透照，比對(duì)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(duì)，可得看出，垂直透照時(shí)，氣孔及未熔合在底片上影響比較清晰，而在夾角15°時(shí)，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(shí)，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(jì)是衡量底片質(zhì)量的重要參數(shù)之一，底片質(zhì)量的好壞直接影

圖5：透照布置圖

響到射線檢驗(yàn)后底片的評(píng)定，所以透度計(jì)的選擇和擺放尤為重要。承插焊接接頭透視時(shí)選用線性透度計(jì)，透度計(jì)應(yīng)擺放在射源側(cè)，以保證較好的透照靈敏度。如果可行的話，透度計(jì)應(yīng)盡可能放置于反差較小的區(qū)域，且在均勻的黑度區(qū)域內(nèi)，透度計(jì)在底片上的可見長(zhǎng)度應(yīng)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(shí)應(yīng)采用遮擋板，以避免背散射線對(duì)膠片的影響。

為檢查背散射線遮擋效果，應(yīng)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(xiàn)“B”的較淡影像，說明背散射保護(hù)不夠，底片不合格。如果出現(xiàn)“B”的較黑影像或不出現(xiàn)“B”的影像，則背散射的防護(hù)是合格的。

2.3底片黑度的有效控制

福清核電現(xiàn)場(chǎng)探傷時(shí)，我們可以采用雙膠片技術(shù)，暗盒里放置兩張膠片，以提高透照寬容度，從而達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的黑度要求。

采用雙膠片透照技術(shù)透照的底片，單片評(píng)定時(shí)，在靠近焊縫的插管中心線處測(cè)得的黑度應(yīng)大于3.0。

2.4焦距選擇

承插焊縫采用垂直透照方式，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)文件要求，在承插焊縫射線檢驗(yàn)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(jìn)行沖洗。一般先沖洗剪掉一角的膠片，采用自動(dòng)洗片機(jī)進(jìn)行洗片，需注意洗片機(jī)的預(yù)熱溫度，以及兩次進(jìn)片的相隔時(shí)間。

2.6評(píng)片

射線底片評(píng)定需注意以下幾點(diǎn)：

a：底片的黑度是否滿足要求，透度計(jì)的顯示是否達(dá)到要求的圖像質(zhì)量;

b：底片標(biāo)記是否符合要求，底片上是否存在妨礙評(píng)定的顯示;

在滿足以上兩點(diǎn)的條件下進(jìn)行底片的評(píng)定，以下情況應(yīng)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(píng)定時(shí)，應(yīng)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(yīng)力集中區(qū)域，若存在未熔合、未焊透現(xiàn)象，在經(jīng)過一定時(shí)間的運(yùn)行之后，將會(huì)變?yōu)榱鸭y等更為嚴(yán)重的缺陷，因此插套焊縫的透照及評(píng)定尤為重要。

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

在焊接過程中應(yīng)注意質(zhì)量控制，盡量避免氣孔、未熔合及未焊透的產(chǎn)生。

3.結(jié)束語(yǔ)

承插焊縫的射線檢驗(yàn)，應(yīng)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(shí)應(yīng)特別注意像質(zhì)計(jì)的擺放和底片評(píng)定的注意事項(xiàng)，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程執(zhí)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]?RCCM2000+2002補(bǔ)遺，《壓水堆核島機(jī)械設(shè)備和建造規(guī)則》

[2]JB/T4730.5-2005，《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)??第二部分.射線檢測(cè)》

[3]強(qiáng)天鵬等，《射線檢測(cè)》.

透度計(jì)是衡量底片質(zhì)量的重要參數(shù)之一，底片質(zhì)量的好壞直接影

圖5：透照布置圖

響到射線檢驗(yàn)后底片的評(píng)定，所以透度計(jì)的選擇和擺放尤為重要。承插焊接接頭透視時(shí)選用線性透度計(jì)，透度計(jì)應(yīng)擺放在射源側(cè)，以保證較好的透照靈敏度。如果可行的話，透度計(jì)應(yīng)盡可能放置于反差較小的區(qū)域，且在均勻的黑度區(qū)域內(nèi)，透度計(jì)在底片上的可見長(zhǎng)度應(yīng)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(shí)應(yīng)采用遮擋板，以避免背散射線對(duì)膠片的影響。

為檢查背散射線遮擋效果，應(yīng)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(xiàn)“B”的較淡影像，說明背散射保護(hù)不夠，底片不合格。如果出現(xiàn)“B”的較黑影像或不出現(xiàn)“B”的影像，則背散射的防護(hù)是合格的。

2.3底片黑度的有效控制

福清核電現(xiàn)場(chǎng)探傷時(shí)，我們可以采用雙膠片技術(shù)，暗盒里放置兩張膠片，以提高透照寬容度，從而達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的黑度要求。

采用雙膠片透照技術(shù)透照的底片，單片評(píng)定時(shí)，在靠近焊縫的插管中心線處測(cè)得的黑度應(yīng)大于3.0。

2.4焦距選擇

承插焊縫采用垂直透照方式，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)文件要求，在承插焊縫射線檢驗(yàn)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(jìn)行沖洗。一般先沖洗剪掉一角的膠片，采用自動(dòng)洗片機(jī)進(jìn)行洗片，需注意洗片機(jī)的預(yù)熱溫度，以及兩次進(jìn)片的相隔時(shí)間。

2.6評(píng)片

射線底片評(píng)定需注意以下幾點(diǎn)：

a：底片的黑度是否滿足要求，透度計(jì)的顯示是否達(dá)到要求的圖像質(zhì)量;

b：底片標(biāo)記是否符合要求，底片上是否存在妨礙評(píng)定的顯示;

在滿足以上兩點(diǎn)的條件下進(jìn)行底片的評(píng)定，以下情況應(yīng)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(píng)定時(shí)，應(yīng)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(yīng)力集中區(qū)域，若存在未熔合、未焊透現(xiàn)象，在經(jīng)過一定時(shí)間的運(yùn)行之后，將會(huì)變?yōu)榱鸭y等更為嚴(yán)重的缺陷，因此插套焊縫的透照及評(píng)定尤為重要。

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

在焊接過程中應(yīng)注意質(zhì)量控制，盡量避免氣孔、未熔合及未焊透的產(chǎn)生。

3.結(jié)束語(yǔ)

承插焊縫的射線檢驗(yàn)，應(yīng)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(shí)應(yīng)特別注意像質(zhì)計(jì)的擺放和底片評(píng)定的注意事項(xiàng)，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程執(zhí)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]?RCCM2000+2002補(bǔ)遺，《壓水堆核島機(jī)械設(shè)備和建造規(guī)則》

[2]JB/T4730.5-2005，《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)??第二部分.射線檢測(cè)》

[3]強(qiáng)天鵬等，《射線檢測(cè)》.