福清核电承插焊缝射线检验技术的研究

福清核电承插焊缝射线检验技术的研究

摘要：根据福清核电建设相关标准及技术要求，对福清核电核岛安装阶段承插焊缝透照工艺参数和透照布置进行论述，对于现场实际探伤有积极的借鉴意义。

关键词：核电;焊接;承插焊缝;无损检测

引言

福清核电站始建于2008年，共规划6台百万千瓦级二代改进型（M310+）压水堆核电机组，目前在建核电机组4台。在核电的安装阶段，承插焊缝的射线检验量占焊缝总量的51.1%，承插焊缝射线检验的规范化利于现场射线检验工作效率，降低劳动成本。

1.质量技术要求

1.1尺寸要求

承插焊接接头的结构形式及尺寸如图1所示，对于标准管件插套焊接接头的尺寸需符合以下要求：

t=管道名义壁厚。Cx≥1.4t，但不小于3.2mm。

1.2射线检验用主要器材

采用Ir-192射线源，源尺寸φ3mm×2mm;双胶片技术，KODAKM100200mm×100mm胶片;200mm×100mm的暗合和增感屏，前后屏公称厚度0.2mm，中屏公称厚度2×0.1mm;200mm×100mm×0.5mm滤光板，并在角落处钻一个直径为3mm的孔;暗示冲洗设备和其他消耗性材料（如胶布和签字码等）。

1.3检验区域

检验区域包括焊缝及热影响区以及间隙距离。

1.4主要技术要求

射线源进行垂直透照，即双壁双影透照;像质计放置于源测;几何不清晰度≤0.3;洗片方法为自动洗片，显影温度为26℃。

最后提交的射线底片要求曝光技术使用正确，双片黑度值≥3.0，透度计在底片上的可见长度应至少为10mm，并且和临近焊缝的母材黑度相近。

2.承插焊缝的射线检验

2.1透照方式的选择

为确保所选用的射线方向对缺陷具有最佳的检出率，为此，充分了解被检件的焊接特点和焊接问题是十分必要的。为检出可能存在于承插焊缝根部的裂纹、未焊透、未熔合等危害性较大的缺陷，射线源应放在套管与接管相连接的垂直平面上。承插焊接接头的套管和接管的外径均较小，属于小径管的范畴，无法选用源在内的透照方式，且在底片评定时，需要利用底片影像对承插焊接接头底部的间隙尺寸进行测量。如果选用双壁双影、椭圆成像的透照方式时，焊接接头底部的影像容易“失真”，故应优先选用源在外的双壁双影垂直透照方式对承插焊接接头进行曝光。透照示意图如图2所示：

使用双胶片检测技术，拍片数量根据RCCM级别确定，具体规定如下：

1）1和2级焊缝：相隔90°，两次曝光;

2）3级和NC级焊缝：一次曝光;

3）仪表管焊缝：一次曝光。

图2：承插焊缝透照示意图

同时使用仿真模拟软件CIV A，对有未熔合和气孔的承插焊缝进行透照，通过垂直透照，以及透照方向与焊缝所在平面夹角15°进行透照，比对效果如下：

图3：垂直透照底片影像

图4：夹角15°底片影像

通过底片的比对，可得看出，垂直透照时，气孔及未熔合在底片上影响比较清晰，而在夹角15°时，气孔影像模糊，未熔合影像基本看不到，且根部焊缝变形“失真”。因此在透照承插焊缝时，放射源的透照角度十分重要，将直接影响到缺陷的检出率。

2.2透照布置

透度计是衡量底片质量的重要参数之一，底片质量的好坏直接影

图5：透照布置图

响到射线检验后底片的评定，所以透度计的选择和摆放尤为重要。承插焊接接头透视时选用线性透度计，透度计应摆放在射源侧，以保证较好的透照灵敏度。如果可行的话，透度计应尽可能放置于反差较小的区域，且在均匀的黑度区域内，透度计在底片上的可见长度应至少为10mm，并且和临近焊缝的母材黑度相近。

具体的透照布置图如图5所示。

同时应采用遮挡板，以避免背散射线对胶片的影响。

为检查背散射线遮挡效果，应在遮挡板背面贴附一厚度为1.5-2.5mm的铅制字母“B”。如果底片上出现“B”的较淡影像，说明背散射保护不够，底片不合格。如果出现“B”的较黑影像或不出现“B”的影像，则背散射的防护是合格的。

2.3底片黑度的有效控制

福清核电现场探伤时，我们可以采用双胶片技术，暗盒里放置两张胶片，以提高透照宽容度，从而达到标准中规定的黑度要求。

采用双胶片透照技术透照的底片，单片评定时，在靠近焊缝的插管中心线处测得的黑度应大于3.0。

2.4焦距选择

承插焊缝采用垂直透照方式，根据现场实际施工经验及技术文件要求，在承插焊缝射线检验中，透照焦距选择为大于等于10倍套管外径。

2.5曝光和洗片

曝光后移走放射源，拆下胶片，进行冲洗。一般先冲洗剪掉一角的胶片，采用自动洗片机进行洗片，需注意洗片机的预热温度，以及两次进片的相隔时间。

2.6评片

射线底片评定需注意以下几点：

a：底片的黑度是否满足要求，透度计的显示是否达到要求的图像质量;

b：底片标记是否符合要求，底片上是否存在妨碍评定的显示;

在满足以上两点的条件下进行底片的评定，以下情况应拒收：

c：插套根部的间隙为零;

d：裂纹、未焊透、未熔合、菜花状缺陷、气孔;

e：使最小焊喉值不满足的夹渣或在底片上尺寸大于或等于1.5mm的夹渣。

在底片评定时，应特别注意观察，套管和插管连接处的焊缝是否已熔合，由于套管和插管连接处焊缝属于应力集中区域，若存在未熔合、未焊透现象，在经过一定时间的运行之后，将会变为裂纹等更为严重的缺陷，因此插套焊缝的透照及评定尤为重要。

在福清某核电安装阶段的所有承插焊缝进行统计，存在气孔、未熔合和未焊透导致焊口不合格占总量的85.5%。

在焊接过程中应注意质量控制，尽量避免气孔、未熔合及未焊透的产生。

3.结束语

承插焊缝的射线检验，应特别注意透照方式和焦距的选择，以及放射源与焊缝平面的角度，同时应特别注意像质计的摆放和底片评定的注意事项，严格按照相关标准和规程执行。

参考文献：

[1]RCCM2000+2002补遗，《压水堆核岛机械设备和建造规则》

[2]JB/T4730.5-2005，《承压设备无损检测第二部分.射线检测》