核设备制造和役前检查阶段无损检查的差异比较分析

1、核设备制造和役前检查阶段无损检测的差异比较分析张平（三门核电有限公司 浙江 317112）邮寄地址北京市西城区三里河南四巷1号100045电要：分析核岛主设备在制造和役前检查阶段所采用的无损检测技术，对主要设备的关键检测内容进行对比，指出差异性。积极推动将役前检查的要求提前到制造阶段，避免将质量问题带到现场。关键词：核设备 无损检测 制造阶段 役前检查 差异Difference analysis about nuclear equipment during the stage of manufacturing and Pre-service inspectionZha

2、ng Ping（Sanmen Nuclear Power Co.,LTD. Zhejiang, 317112）Abstract: Analysis of nuclear island main equipment nondestructive examination during the stage of manufacturing and Pre-service inspection, compare nondestructive examination demands and methods of some key equipment and find out the discrepanc

3、y. Make the nondestructive examination have the same standard during the stage of manufacturing and Pre-service inspection, to avoid the quality problem found after the equipment delivered to the site. Key words: nuclear main equipment nondestructive examination manufacturing stage Pre-service inspe

4、ction stage discrepancy按照核动力设备建造规则的要求，主设备在制造阶段完成水压试验后，需按照核电厂设备在役检查规则的要求对各类焊缝进行役前检查（PSI）。然而，核岛主设备制造和役前检查阶段的无损检查要求存在差异，可能导致在役前检查时发现“在制造阶段未发现”的潜在设备质量问题，进而给工程进度和投资带来不利影响。1. 制造和PSI阶段无损检查要求和主要特点1) 执行标准差异 Ø 制造阶段: ASME-V，RCC-M；Ø 役前和在役检查阶段: ASME-XI, RSE-M (ASME-V 和RCC-M)；2) 检查技术存在差异 Ø 采用不同的检验方

5、法；Ø 检验方法相同，但是技术方法和手段不同； 3) 记录阈值不同 Ø 在役检查期间，为了发现运行期间产生的裂纹或能力验证的要求，某些记录阈值较高 ；4) 验收标准不同 Ø 制造阶段按ASME_V 或RCC-M规范执行； Ø 役前检查阶段按ASME-XI或RSE-M规范验收；Ø ASME体系下，核岛主设备水压试验后，须执行役前检查要求的体积性检验，但RSE规则无此要求。2. 核岛主设备制造和役检查阶段要求的主要差异 以反应堆压力容器和蒸汽发生器为例，主要存在以下差异项次： SG管板一次侧、二次侧内弯曲段，制造不需要UT检验，役前需要UT检验；

6、SG一次侧人孔带，制造不需要UT检验，役前需要UT检验； SG换热管ET； RPV主螺栓役前需要UT和ET，制造只在棒材阶段执行UT，加工螺纹后执行MT； RPV壳体主环缝UT，制造从非堆焊层侧扫查，役前从堆焊层侧扫查 ； RPV低合钢焊缝UT缺陷定量 ； RPV进出口接管与壳体环焊缝UT检测； RPV中子作用高通量区UT检测 ； SG和RPV安全端异种钢焊缝RT检测所使用的放射源差异 ； RPV圆角区域UT。1) 带不锈钢或镍基堆焊层的铁素体焊缝UT 操作方法RCC-M规范MC2634.1要求进行12个方向的横波扫查（如下图中的方向112）和2个方向的直射纵波扫查（如下图中的方向13和14）

7、纵向缺陷扫查示意图横向缺陷扫查示意图但当焊缝表面堆焊有不锈钢或镍基合金堆焊层后，就不再要求12个方向的横波扫查。可以在非堆焊表面进行方向14和方向910的扫查，再采用方向1，3，9，10的浅盲区探头对方向1，3，9，10进行补充扫查即可。直探头扫查也只需要从非堆焊表面进行方向13的扫查，再采用方向13的浅盲区直探头补充扫查。省略后的方式如下图所示： 纵向缺陷扫查示意图横向缺陷扫查示意图2) 压力容器进、出口接管与壳体焊缝UT 压力容器进出口接管与筒体焊缝为对接焊缝，按RCC-M规范MC2634.1要求，只需要从非堆焊层、可及一侧表面执行扫查。但该检测方法仅有一个扫查面，所使用的角度少，不利于检

8、出缺陷，不利于对缺陷进行综合评定 。 役前/在役检查因工况限制，只从接管内采用45°、0°和5°探头扫查。为了最大可能的探测缺陷，除了增加接管内表面的扫查，我们还从筒体内的堆焊层表面进行扫查。 3) 高中子通量区堆焊层UT RPV高中子通量区（即堆芯区域）堆焊层UT检测，根据RCC-M规范MC2700，只需要使用直探头检测堆焊层内部、堆焊层/基材结合面和堆焊层下4mm母材区域，而役前需检查堆焊层下825mm的母材区域。为保证高中子通量区堆焊层及堆焊层下母材区域质量，除规范规定的检测外，我们还采用UCC探头补充进行检测。 4) SG管板一次侧、二次侧内圆角区UT S

9、G管板一次侧、二次侧内圆角区存在较大应力，故役前检查需对其进行检测。 一次侧内圆角区二次侧内圆角区扫查方向AB，移动范围A-B。扫查方向CD，移动范围C-D5) SG和RPV安全端异种钢焊缝RT 制造阶段的射线检验，考虑到透照时间，通常采用Co60放射源。 Co60检测效率高，能够有效发现缺陷，但发现的缺陷轮廓清晰度稍逊于Ir192，可能造成制造检验测得的缺陷尺寸小于役前/在役检查的风险役前检查阶段的射线检验，考虑到安全因素，通常采用Ir192放射源。 Ir192检测的缺陷影像较Co60清晰，但存在透照时间长，容易产生衍射斑等缺点 制造阶段发现缺陷后，采用Ir192补充检测，协调放射源不同带来

10、的差异。 6) 接管圆角区UT 接管圆角区存在较大应力，为了预防运行时的撕裂，役前/在役检查需对其进行检测，以发现缺陷，并进行跟踪和评价。而反应堆压力容器、蒸汽发生器、稳压器、余热排出热交换器等设备在制造过程中，不需要执行该类检测。 以RPV的筒体焊缝/接管焊缝和稳压器底封头超声检查为例，说明制造阶段和PSI阶段无损检测的主要差异： RPV筒体焊缝PSI和制造阶段超声检查主要差异表内容制造阶段役前检查阶段主要差异探头选择0°单晶/0°双晶/45°横波/60°横波/70°横波/70°双晶纵波0°单晶/0°双晶/晶45

11、°横波/60°横波/70°双晶纵波/45°单晶和双晶纵波PSI增加了45°单晶和双晶纵波，减少了一种70°横波。从缺陷探测考虑，没有本质差异试 块7.9mm, 平面试块2mm, 平面试块反射体孔径不同记录阈值回波幅值超过20%DAC的所有缺陷至少回波幅度大于或等于2-18dB的缺陷显示（不同探头有不同的记录阈值）；或者记录从背景噪声中能分辨的缺陷信号显示（一般高于背景噪声6dB)。PSI记录灵敏度高定性定量定性：根据缺陷回波特征、多探头回波信息、焊接工艺等综合判定；定量：确定回波幅度；20%DAC法测长。定性：按照ASME XI卷规定

12、所有超声检验新发现的缺陷归类为平面型缺陷显示或层状缺陷显示；定量：对于平面型缺陷，使用尖端衍射法进行高度测量；长度测量一般采用-12dB最高幅值测长法或消失法。体积性缺陷,采用-6dB测长。测长方法不一样验收标准1) 显示波幅超过100%DAC，且长度超过下列规定值的缺陷均不得验收：2) 确定显示特征为裂纹、未熔合和未焊透，不论其长度如何均不得验收。平面缺陷验收准则：层状缺陷体积性缺陷按制造验收标准验收验收标准不一样检验装备手动自动装备不一样RPV接管焊缝PSI和制造阶段超声检查主要差异表 内容制造阶段役前/在役检查阶段主要差异探头选择0°纵波/45°横波/60°

13、横波；另，筒体侧同筒体焊缝用探头0°纵波/30°纵波；10°纵波/50°纵波；另，筒体侧同筒体焊缝用探头接管侧扫查时，PSI/ISI增加了10°纵波/30°纵波/50°纵波试 块7.9mm, 平面试块2mm, 平面试块+弧面反射体孔径不同，PSI/ISI接管侧扫查时用弧面试块记录阈值回波幅值超过20%DAC的所有缺陷至少回波幅度大于或等于2-18dB的缺陷显示（不同探头有不同的记录阈值）PSI/ISI记录灵敏度高定性定量定性：根据缺陷回波特征、多探头回波和焊接工艺等综合判定 定量：20%DAC测长 定性：多探头回波特征、回波

14、端点信号综合分析。 定量：对于平面型缺陷，使用尖端衍射法进行高度测量；长度测量一般采用-12dB最高幅值测长法或消失法；体积性缺陷长度采用-6dB法测量长度。 测长方法不一样验收标准1）显示波幅超过100%DAC，且长度超过下列规定值的缺陷均不得验收：对于焊缝厚度t大于57mm，长度大于19mm；如焊缝为两种不同厚度，厚度t取小值。2）确定显示特征为裂纹、未熔合和未焊透，不论其长度如何均不得验收。体积型缺陷按ASME III卷验收 验收标准不一样检验装备手动自动装备不一样稳压器底封头PSI和制造阶段超声检查主要差异表内容制造阶段役前/在役检查阶段主要差异探头选择0°纵波/45

15、6;横波/60°横波/70°横波0°纵波/0°双晶纵波/45°横波/60°横波/70°横波；45°单晶和双晶纵波两者基本一致；只是PSI/ISI增加了定量探头试 块6.4mm, 平面试块6.4mm, 平面试块两者一致记录阈值回波幅值超过20%DAC的所有缺陷20%DAC回波幅值超过20%DAC的所有缺陷20%DAC两者一致定性定量定性：根据缺陷回波特征、多探头回波信号和焊接工艺综合判定 定量：20%DAC方法测长。定性：回波信号特征、多探头回波信号和焊接工艺等综合判定。 定量：非体积型缺陷，使用尖端衍射法进行高度测

16、量，长度测量一般采用-12dB最高幅值测长法或消失法。体积型缺陷采用最大幅度-6dB法测量长度。测长方法不一样验收标准1）显示波幅超过100%DAC，且长度超过下列规定值的缺陷均不得验收：对于焊缝厚度t大于57mm，长度大于19mm；如焊缝为两种不同厚度，厚度t取小值。2）确定显示特征为裂纹、未熔合和未焊透，不论其长度如何均不得验收。体积型缺陷同制造阶段验收标准 验收标准不一样检验装备手动手动或个别自动大部分一致3. 执行过程中的主要问题国内设备制造厂对制造阶段的检查规范要求较为熟悉，但是，对在役检查的范围和检测技术不清楚。 不同在役检查单位，在核安局的规程验证和能力验证的技术不同，导致制造厂

17、贯彻难以统一。如，测长方法（-12dB法，噪声法等） 另一方面，在役检查大量采用自动检测设备，制造厂设备投入不足。部分在役检查费用较高（如蒸汽发生换热管涡流检测），制造厂难以承担。 4. 如何确保各阶段检验结果一致性1) PSI阶段所使用的检验方法，在制造阶段也应选用相同的检验方法 Ø PSI使用UT，制造阶段也使用UT； Ø PSI使用RT，制造阶段也使用RT。 2) 避免试块差异和灵敏度不同带来的检验结果的不同 直径大于500mm的管道或接管焊缝，如果采用平面试块，应考虑表面耦合补偿； PSI使用的试块孔径较小（如2mm),为了按照制造标准验收，PSI检查时，除按照PSI试块设置灵敏度外，还应当增加按照制造阶段灵敏度的标定曲线。 3) 避免测长方法不同，带来的验收结果不同 当PSI发现体积性缺陷时，如果要按照制造标准进行验收时，必须采用制造阶段相同的测长方法测量长度，再按照制造验收标准验收。 4) 手动扫查时，加强重点区域和缺陷的复核 其实手动和自动检查，对检查结果不会有本质的差异。自动的优势在于不受人为因素的影响，而手动检查时人为因素影响较大。为了避免手动检查造成的不确定性，应加强重