核電廠BOSS頭焊縫的無損檢測(cè)

顧明幫

（國(guó)核電站運(yùn)行服務(wù)技術(shù)有限公司，上海 200233）

在資源日益短缺的時(shí)代背景下，許多新型發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也在拓寬，有效緩解了資源應(yīng)用危機(jī)。在核電廠結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用比較多的結(jié)構(gòu)便是BOSS頭，其焊縫質(zhì)量也將影響到整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。通過采用相應(yīng)的無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)焊縫進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)提升檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)用壽命有著積極的意義。

1 核電廠BOSS頭的規(guī)格和焊接要求

BOSS頭在現(xiàn)階段已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于核電廠輔助管道的連接當(dāng)中，經(jīng)常使用的焊縫為安放式接管焊縫，此類焊縫的穩(wěn)定性強(qiáng)，不容易受到外部條件影響而發(fā)生裂縫的情況。通常情況下，BOSS頭的規(guī)格有許多種，如12.7、19.5、25.4、50.8 mm等，此類公稱尺寸的BOSS頭屬于應(yīng)用中非常常見的規(guī)格類型。同時(shí)，如果根據(jù)BOSS頭的結(jié)構(gòu)類型來分類，BOSS頭還可以分類為1型、3型、14型等。在BOSS頭焊接過程中，通常采用的焊接順序?yàn)橄群附雍筱@孔，即施工人員現(xiàn)在結(jié)構(gòu)上預(yù)先設(shè)置加工小孔位置，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求再對(duì)其進(jìn)行鉆孔操作，等到BOSS頭與結(jié)構(gòu)完成焊接操作后，在對(duì)預(yù)先設(shè)置的小孔進(jìn)行加工，直到小孔擴(kuò)充至目標(biāo)尺寸位置。在具體焊接過程中，為了提升最后的焊接效果，通常所選用的BOSS頭焊接材料為奧氏體不銹鋼，此類材料的耐久性和耐腐蝕性較強(qiáng)，可以滿足實(shí)際應(yīng)用要求。在正式焊接過程中，技術(shù)人員可以選用電弧焊接工藝或氣體保護(hù)焊接工藝對(duì)焊縫進(jìn)行處理，從而有效提升焊接效果和結(jié)構(gòu)的綜合屬性。

2 無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

2.1 沒有破壞性

傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)在對(duì)焊縫進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，有時(shí)需要通過共振或鉆孔等方式來獲取到目標(biāo)結(jié)構(gòu)的相關(guān)性信息，判定結(jié)構(gòu)是否存在裂縫或損壞等故障。此操作方法雖然可以得到較為準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果，但是會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)本身帶來一定的損傷，從而縮減結(jié)構(gòu)的使用壽命。而無損檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用過程中，會(huì)利用光譜圖像、射線反射圖像等方式來獲取結(jié)構(gòu)的基本信息，該應(yīng)用方式不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)本身帶來任何傷害，設(shè)備在完成基本檢測(cè)之后，如果檢測(cè)結(jié)果顯示其結(jié)構(gòu)沒有問題，結(jié)構(gòu)可以繼續(xù)使用，依舊可以保持設(shè)備的正常運(yùn)行。

2.2 兼容性很強(qiáng)

在檢測(cè)過程中，考慮到誤差因素影響，檢測(cè)人員會(huì)對(duì)某一部位焊縫結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次檢測(cè)，根據(jù)多次測(cè)量的反饋結(jié)果來客觀評(píng)價(jià)焊縫是否存在應(yīng)用問題。但是傳統(tǒng)技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行多次測(cè)量后，會(huì)加重初始情況下造成的傷害，影響結(jié)構(gòu)后續(xù)的應(yīng)用效果。而無損檢測(cè)技術(shù)本身對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)用不會(huì)帶來任何損傷，即便是多次測(cè)量之后，設(shè)備依舊可以按照常規(guī)應(yīng)用情況進(jìn)行正常使用，因此在檢測(cè)過程中，檢測(cè)人員不需要擔(dān)心多次測(cè)量后所帶來的負(fù)面影響[1]。

2.3 可動(dòng)態(tài)檢測(cè)

核電廠結(jié)構(gòu)在日常檢修中，不會(huì)因?yàn)橐M(jìn)行檢修操作而斷開所有系統(tǒng)的運(yùn)行操作，即很多情況下，在對(duì)BOSS頭焊縫進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，都是在結(jié)構(gòu)正常運(yùn)行的情況下進(jìn)行，這樣也增加了檢測(cè)難度，對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性也會(huì)帶來一定的影響。無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，可以在系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)參數(shù)采集，結(jié)合動(dòng)態(tài)采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，對(duì)目前焊縫的焊接情況，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的磨損情況進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)，從而提升綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性，提升實(shí)際檢測(cè)效率[2]。

2.4 操作要求高

與傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)類似，在對(duì)焊縫完整性進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，技術(shù)人員需要嚴(yán)格遵守相應(yīng)的操作規(guī)范，從而縮小誤差范圍，提升檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了確保信息檢測(cè)的順利進(jìn)行，需要參與人員具備較高的綜合能力，以準(zhǔn)確把控各個(gè)操作環(huán)節(jié)，防止人為操作失誤增加檢測(cè)結(jié)果的容錯(cuò)率。

2.5 結(jié)果不統(tǒng)一

在無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用過程中，其作用原理是利用被測(cè)物體反射波長(zhǎng)變化情況，來客觀評(píng)價(jià)物體的完整性。在實(shí)際操作過程中，物體的反射波長(zhǎng)會(huì)受到周圍環(huán)境影響，如被測(cè)物體結(jié)構(gòu)后方有其他同類型結(jié)構(gòu)、測(cè)量環(huán)境中障礙物較多等，這些內(nèi)容都會(huì)直接影響到反射波長(zhǎng)，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不統(tǒng)一的情況發(fā)生。

3 核電廠BOSS頭焊縫的無損檢測(cè)方法

3.1 射線檢測(cè)技術(shù)

在對(duì)BOSS頭焊縫進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，射線技術(shù)屬于常見的應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)的工作原理是利用射線輸出裝置對(duì)外輸出射線，焊縫在射線覆蓋范圍內(nèi)會(huì)對(duì)射線進(jìn)行部分吸收和散射，技術(shù)人員通過將這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行放大處理，可以得到射線的反饋出的射線底片，通過分析圖像數(shù)據(jù)可以得出科學(xué)性較高的評(píng)價(jià)結(jié)果。在日常檢測(cè)過程中，比較常用的射線類型有γ射線、X射線、中子射線等。在具體應(yīng)用過程中，該檢測(cè)技術(shù)的具體操作步驟如下：首先，技術(shù)人員應(yīng)提前清理周圍障礙物，減少周圍環(huán)境對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。其次，技術(shù)人員需要及時(shí)調(diào)整射線發(fā)出裝置的位置，確保所發(fā)射射線可以完全覆蓋BOSS頭焊縫。最后，對(duì)數(shù)據(jù)反饋的射線底片進(jìn)行客觀分析，從圖像中確定焊縫受損位置。需要注意的是，射線會(huì)對(duì)人體健康造成一定損傷，需要做好防護(hù)工作，避免人體長(zhǎng)期暴露在射線范圍內(nèi)。

3.2 超聲檢測(cè)技術(shù)

超聲波檢測(cè)技術(shù)的工作原理是利用超聲波設(shè)備向檢測(cè)設(shè)備發(fā)送超聲波，不同材質(zhì)材料所反射的超聲波波長(zhǎng)存在差異，借助計(jì)算機(jī)將反射波長(zhǎng)進(jìn)行整理，得到完整的設(shè)備信息，找到異常反射的波長(zhǎng)，進(jìn)而確定設(shè)備受損位置。在具體應(yīng)用中，該技術(shù)的具體應(yīng)用步驟如下：第一，根據(jù)被測(cè)物體大小選擇恰當(dāng)?shù)臋z測(cè)位置，清楚周圍障礙物，提高檢測(cè)精度。第二，利用儀器采集設(shè)備結(jié)構(gòu)反射波長(zhǎng)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行放大。第三，比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)反射圖表，找到異常反射波長(zhǎng)，確定設(shè)備受損位置。

3.3 滲透檢測(cè)技術(shù)

部分焊縫體積較大，無法采用常規(guī)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，此時(shí)便可以采用滲透檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)的具體操作步驟如下：確定待檢測(cè)BOSS頭焊縫位置，在滲透液中添加著色類染料，將滲透液施加焊縫位置的表面，靜置一段時(shí)間。在毛細(xì)作用下，滲透液會(huì)直接進(jìn)入到焊接裂縫當(dāng)中，完成滲透操作后，將結(jié)構(gòu)表層的滲透液清除掉，同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行干燥和添加顯現(xiàn)劑的處理。最后，在毛細(xì)作用原理下，結(jié)構(gòu)的缺陷將直觀地顯示，對(duì)其進(jìn)行分析，了解結(jié)構(gòu)的實(shí)際缺陷位置和分布情況。

3.4 磁粉檢測(cè)技術(shù)

磁粉檢測(cè)技術(shù)是常用的檢測(cè)方法。該方法的工作原理是對(duì)材料表面進(jìn)行磁化處理，磁粉的加入之后會(huì)根據(jù)磁場(chǎng)變化情況而顯示出不同的變化規(guī)律。如果焊縫本身存在裂縫或損壞的情況，那么磁場(chǎng)會(huì)呈現(xiàn)出不規(guī)則變化，檢測(cè)人員根據(jù)此結(jié)果來綜合評(píng)定焊縫的完整性。但是不同于其他檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)只適用于鐵質(zhì)材料。其他無磁性材料，其使用效果較差，如利用鋁合金材料、鈦合金材料制作而成的管道或其他設(shè)備，該檢測(cè)技術(shù)無法對(duì)其進(jìn)行磁粉檢測(cè)。

4 結(jié)語

核電廠作為核力發(fā)電的重要場(chǎng)所，其運(yùn)行質(zhì)量也將直接影響到整體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用效果。如果出現(xiàn)核泄漏事故，將直接影響到周圍環(huán)境，造成極大的負(fù)面影響。BOSS頭作為核電廠管道銜接材料，其焊縫的完整性決定了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。通過采用無損檢測(cè)方法對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于提高檢測(cè)結(jié)果精確度，減少檢測(cè)對(duì)焊縫穩(wěn)定性的影響有著非常重要的意義。