介紹了壓水堆核電廠典型的小支管焊接接頭結(jié)構(gòu)、典型老化機(jī)理和老化影響因素、役致缺陷分布、特征和失效影響,及其老化管理工作中存在的老化監(jiān)測檢測技術(shù)難點(diǎn)和需求。重點(diǎn)介紹了核電廠小支管及其插套焊焊接結(jié)構(gòu)的完整性先進(jìn)監(jiān)測和檢測技術(shù)的研究和應(yīng)用情況,主要包括:相控陣超聲技術(shù)在小徑管及其插套焊焊接接頭檢測中的研究和應(yīng)用;微焦點(diǎn)X射線CT成像技術(shù)在能力驗(yàn)證試塊標(biāo)準(zhǔn)答案制作中的應(yīng)用;小徑管振動(dòng)的非接觸激光多普勒測量技術(shù)及其在小徑管老化管理中的應(yīng)用;基于瑞利散射原理的光纖在線監(jiān)測應(yīng)變-溫度的研究和應(yīng)用等。此外,分析討論了上述監(jiān)測檢測技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)和進(jìn)一步的研究和應(yīng)用方向。 

【文章來源】：無損檢測. 2020,42(10)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖1 支管臺(tái)連接結(jié)構(gòu)示意

一般而言，采用插套焊結(jié)構(gòu)或?qū)雍附Y(jié)構(gòu)的支管接頭受制造和服役等因素的影響，產(chǎn)生的典型缺陷主要為：(1)小支管插套焊焊接接頭制造過程中易存在未熔合、未焊透等焊接缺陷，并且在焊接缺陷附近存在顯著的應(yīng)力集中；(2)在長期服役過程中，低周疲勞作用易導(dǎo)致從內(nèi)向外擴(kuò)展的焊根裂紋或從外向內(nèi)擴(kuò)展的焊趾裂紋（見圖2);(3)與一回路冷卻劑接觸的核島內(nèi)不銹鋼或異種金屬小支管焊接接頭也存在應(yīng)力腐蝕開裂的現(xiàn)象，且多從內(nèi)向外發(fā)展并多起源于應(yīng)力集中部位，特別是小支管焊接接頭內(nèi)表面的焊根和熱影響區(qū)等部位；(4)對接接頭在一定條件下也存在流動(dòng)加速腐蝕現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致焊接接頭或鄰近母材局部減薄并最終失效；(5)某些小支管焊接接頭和管線特定部位由于易積液、易受伴熱管線的影響，并在周期性的冷凝作用、外保溫破損等的長期作用下，可能發(fā)生保溫層下腐蝕；(6)由于管線布置的原因，部分小支管鄰近振動(dòng)管道、設(shè)備或其他小支管，可能發(fā)生接觸摩擦，長期作用會(huì)導(dǎo)致外壁局部磨損。核電廠小支管焊接接頭結(jié)構(gòu)完整性的監(jiān)測檢測主要包括無損檢測、振動(dòng)測量和應(yīng)變測量等。其中，制造缺陷和役致缺陷的無損檢測一般應(yīng)根據(jù)小支管焊接接頭的安全等級、結(jié)構(gòu)形式、規(guī)格尺寸和材料等選擇不同的檢測方法。例如：美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)鍋爐壓力容器規(guī)范第三卷NB分卷（2015版）針對規(guī)范一級小支管全焊透對接焊接接頭的驗(yàn)收檢測，要求進(jìn)行射線檢測（首選）或超聲檢測，加上液體滲透檢測（適用于奧氏體不銹鋼材料，核級管道中應(yīng)用廣泛）或磁粉檢測（適用于鐵磁性材料）；插套焊焊接接頭（一般僅適用于直徑為50.8mm以下規(guī)范一級小支管）應(yīng)進(jìn)行射線檢測加上液體滲透檢測或磁粉檢測。役前檢查和在役檢查階段，鍋爐壓力容器規(guī)范第XI卷（2015版）對外徑小于101.6mm的規(guī)范一級小支管全焊透對接焊接接頭、插套焊等應(yīng)定期進(jìn)行表面檢測，但不要求進(jìn)行體積性檢測（射線或超聲檢測）。核電廠常規(guī)島小支管焊接接頭在制造安裝階段，通常參考標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47013-2015《承壓設(shè)備無損檢測》進(jìn)行射線檢測或超聲檢測；服役階段，NB/T 47013.3-2015《承壓設(shè)備無損檢測第3部分：超聲檢測》中規(guī)定的管道超聲檢測方法僅適用于外徑不小于32mm，且壁厚不小于4mm的環(huán)向?qū)咏宇^。

為獲得小支管焊接接頭焊接缺陷的標(biāo)準(zhǔn)答案，采用國產(chǎn)微焦點(diǎn)高能量X射線源高分辨力CT（電子計(jì)算機(jī)斷層掃描）成像系統(tǒng)對來自不同廠家的樣管進(jìn)行檢測和缺陷三維重構(gòu)。例如，分別對外徑為25.1mm，壁厚為3.4mm，對接環(huán)焊縫中含有一個(gè)焊接氣孔和一個(gè)未熔合共2個(gè)缺陷的樣管A，外徑為25.1mm，壁厚為3.14 mm，對接環(huán)焊縫中含有一個(gè)焊接夾渣和裂紋缺陷的樣管B進(jìn)行缺陷檢測和三維重構(gòu)，樣管A,B焊接缺陷的三維重構(gòu)結(jié)果如圖3,4所示。結(jié)果表明，樣管A中的焊接缺陷與設(shè)計(jì)目標(biāo)值吻合良好，樣管B中的焊接缺陷與設(shè)計(jì)目標(biāo)值存在較大差異，特別是裂紋的控制技術(shù)急需提升。針對小支管焊接接頭超聲檢測的工藝優(yōu)化，利用超聲檢測仿真軟件進(jìn)行傳統(tǒng)脈沖反射法或相控陣超聲的檢測聲場、覆蓋性、缺陷響應(yīng)的模擬，可指導(dǎo)并優(yōu)化檢測探頭的設(shè)計(jì)，特別是掃查工藝的優(yōu)化和透聲楔塊的設(shè)計(jì)。現(xiàn)階段的工藝試驗(yàn)結(jié)果表明，利用專門設(shè)計(jì)的透聲楔塊和線陣相控陣超聲探頭，外徑為25.4mm及以上的碳鋼小支管插套焊焊縫及外徑為28mm及以上的不銹鋼或異種金屬小支管插套焊焊縫的超聲檢測效果良好，已開展工程應(yīng)用。但更小外徑的小支管插套焊焊縫超聲檢測還應(yīng)在探頭晶片設(shè)計(jì)、頻率選擇、透聲楔塊的設(shè)計(jì)上進(jìn)一步優(yōu)化。小支管插套焊超聲檢測仿真結(jié)果如圖5所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]RCP/VVP系統(tǒng)管道小支管焊縫斷裂分析及建議[J]. 楊靜,楊家興,林楠冰.  設(shè)備管理與維修. 2015(S2)



本文編號(hào)：3521053