(高清版)GBT 41822-2022 核聚变堆高温承压部件的热氦检漏方法

核聚变堆高温承压部件的热氦检漏方法2022-10-12发布2023-05-01实施国家市场监督管理总局前言 I 2规范性引用文件 3术语和定义 4符号 5一般要求 6热氦检漏测试设备 37真空热氦检漏测试流程 58检测报告 7I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国核能标准化技术委员会(SAC/TC58)提出并归口。本文件起草单位：核工业西南物理研究院、成都国光电气股份有限公司、核工业标准化研究所。本文件主要起草人：谌继明、冷桢、王平怀、周毅、沈丽如、金凡亚、王焜、李泞、李昱昉、潘建均、于浩洋。1核聚变堆高温承压部件的热氦检漏方法本文件描述了核聚变堆高温承压部件在处于高温、内部承受高压氦气压强下的氦检漏试验方法。本文件适用于核聚变堆高温承压部件、聚变堆真空室内部件、真空密封结构件和其他运行在高温环境下部件的密封性试验，以及其他领域高温或高温承压部件的密封性检测。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T150.4—2011压力容器第4部分：制造、检验和验收GB/T9445无损检测人员资格鉴定与认证GB/T12604.7—2021无损检测术语泄漏检测GB/T40335—2021无损检测泄漏检测示踪气体方法NB/T47013.8—2012承压设备无损检测第8部分：泄漏检测3术语和定义GB/T12604.7—2021界定的以及下列术语和定义适用于本文件。由于残留的示踪气体或其他物质而引起探测器响应的稳定或波动的检漏仪输出信号。本底噪声backgroundnoise本底漏率稳定后，5min内本底漏率振幅的最大变化值。注：不计及偶尔出现的大脉冲值。在被测部件处于高温(大于80℃)下进行的氦检漏测试。注：测试温度根据被测部件的实际运行条件或用户要求确定。下列符号适用于本文件。C:氦气纯度，%。D:系统误差，%。2M₁:打开连接到试验设施真空室的标准漏孔后，氦质谱检漏仪的稳定读数，Pa·m³/s。M₂:打开标准漏孔前，氦质谱检漏仪的稳定读数(或系统本底漏率),Pa·m³/s。M₃:关闭连接至试验设施真空室的标准漏孔后，向被测部件充入氦气时，氦质谱检漏仪的稳定读M₄:关闭标准漏孔后，氦质谱检漏仪的稳定读数(或系统本底漏率),Pa·m³/s。P₀:被测部件运行工况时的最高压力，MPa。Pes:氦检漏测试时氦气的实际压力，MPa。Q:被测部件的实际漏率，Pa·m³/s。Q:标准漏孔标称漏率值或名义漏率值，由校验机构经检定后给出，Pa·m³/s。Q.:标准漏孔经使用温度和年限修正后的漏率，Pa·m³/s。T:测试时的环境温度，℃。T₀:标准漏孔标定时对应的温度，℃。T:热氦检漏时的测试温度，℃。α:温度系数，℃-1,由校验机构经检定后给出。5一般要求5.1检测人员热氦检漏的操作人员及审核人员应符合GB/T9445或同等标准的要求。5.2准备阶段5.2.1热氦检漏测试应在部件水压试验(先行压力)和初步氦罩检漏测试后进行。5.2.2水压试验后，应对部件进行彻底排水、清洁和干燥处理。5.2.3应通过NB/T47013.8—2012中附录F的技术，使用氦罩法对被测部件进行初步氦罩检漏测试，被测部件的真空密封性应满足要求。5.2.4对于氦罩检漏测试，氦罩内的氦浓度应至少为50%。5.3热氦检漏测试5.3.1在热氦检漏测试之前，部件应在真空加热装置中进行200℃~250℃烘烤除气处理，应在压强不大于1×10-3Pa的真空中进行烘烤。根据被测部件的材质和尺寸应保温8h～24h,且应控制升温和降温速率，以免造成较高的热应力损坏部件。具体升温和降温速率需要根据被测部件的使用条件和用户其他要求来决定。5.3.2聚变堆承压部件的热氦检漏测试包括重复的常温氦检漏测试和热氦检漏测试，开始并结束于常温氦检漏，其示意图如图1所示。整个测试过程都应按照GB/T40335—2021中的B组技术进行。被测部件应放置在真空室中，在用氦气充入被测部件内部腔体之前，应将部件内部回路抽至低于100Pa的压力。对于热氦检漏测试，充入被测部件中的氦气浓度不低于99%。5.3.3当待测部件只含单一材料时，只需进行一次从冷态到热态的循环热氦检漏测试，待测部件包含非单一材料时，应进行至少两次从冷态到热态的循环热氦检漏测试。每个测试温度下应至少进行两次从环境大气压强到测试压强的压力循环，以使潜在的缺陷张开到足以被示踪气体渗透并被检测到的程度，减小部件运行中的潜在泄漏风险。5.3.4承压部件测试压力应尽可能接近部件的工作压力，压力方向应与部件运行工况下的实际压力方3向保持一致。压力循环期间的增压和减压要求应符合GB/T150.4—2011的第11章。5.3.5在进行氦检漏测试期间，当开启氦质谱检漏仪进行测量时，应保证所有泄漏的氦气全部通过氦质谱检漏仪进行检测；不允许使用氦质谱检漏仪的电子修正(即对氦质谱检漏仪进行复位归零设置),以保障足够高的测试准确度。5.3.6当系统检测灵敏度(在每次检测中，未对被测部件施加示踪气体前，根据标准漏孔标定结果计算得到的氦检漏系统的最小可检测漏率)因部件放气而不能满足要求时，应检查系统并采取措施，直到本底漏率降低到可接受水平。标引序号说明：Piey——氦检漏测试时氦气的实际压力；Tres——热氦检漏时的测试温度；RT——室温；①——初始常温氦检漏；②——热氦检漏；③——最终常温氦检漏(低于80℃即视同常温)。图1热氦检漏测试示意图6热氦检漏测试设备6.1热氦检漏测试系统热氦检漏系统至少包括真空室、被测部件、加热/冷却单元、温度控制和测量单元、标准漏孔、气体加压单元、真空抽气单元和氦质谱检漏仪，如图2所示。4GB/T41822—2022EH—-电加热装置；FP—-前级泵；G1,G2,G3——真空规；He——氦气瓶或气源；LD——氦质谱检漏仪；MP——主抽泵；RL——标准漏孔；SV——安全阀；VP——真空泵。图2热氦检漏系统示意图6.2真空室被测部件放置在真空室内，其内部通道连接至抽真空和氦气源系统。应使用真空规(G2)测量和监测真空室中的压力，另一个真空规(G3)用于测量试验部件中的压力。6.3真空抽气单元应采用无油系统，由主抽泵(MP)、前级泵(FP)、真空计和阀门组成，该抽气单元应使真空室内的压力在高温(不高于300℃)时能有效地抽真空至1×10-3Pa。6.4加热/冷却单元6.4.1被测部件可通过真空室内的内部加热、电加热器或者循环高温惰性气体流经部件内部冷却通道进行加热。6.4.2被测部件应放置在真空室的加热有效区内。在加热和冷却阶段，应控制加热或冷却速率，以防5GB/T41822—2022止部件因不可接受的热应力而损坏。真空室内的电加热器宜采用金属铠装式加热器或其他隔离保护措施的电热元件。6.5标准漏孔标准漏孔应连接到真空室壁上，并远离抽气口，以便准确检查整个系统的灵敏度。标准漏孔的标称值与被测部件规定的最大允许泄漏率值在同一数量级水平。6.6氦质谱检漏仪氦质谱检漏仪的灵敏度应能检测出比被测部件要求的最大允许漏率低一个数量级的泄漏，应选择满足真空室高真空泵对检漏压强下前级抽速的要求。6.7其他选配设备6.7.1氦气浓度检测器：监测环境中的“空气中氦浓度”。6.7.2氦喷枪：用于定位系统或被测部件的泄漏位置。6.8设备的标定和检定所有设备应在周期检定有效期内。7真空热氦检漏测试流程7.1部件安装及抽真空被测部件应置于真空室内，部件内腔或冷却通道通过管道穿过真空室器壁与氦气源相连。管道连接可采用焊接或可拆卸密封。在关闭真空室之前，应通过GB/T40335—2021中A组技术检查接头的真空密封性，泄漏率应低于部件的最大允许漏率。部件安装完成后，应将真空室抽真空至低于1×10-3Pa。7.2检漏系统校准开启标准漏孔，检查检漏仪读数直至稳定。其中Q。经温度修订后的值为Q.,其值通过公式(1)进行计算，当本底漏率发生变化时，应重复校准。 (1)D根据公式(2)计算，其值应在±20%以内。 7.3系统灵敏度及相关物理量测定测量步骤如下：a)测量并记录M₂和In;b)打开连接到检测装置真空室的标准漏孔，待检漏仪读数稳定后，测量并记录M₁;c)关闭标准漏孔后，测量并记录M₃;d)向被测部件充入氦气至P并保压后，测量并记录M;e)Q、根据公式(3)计算，其值应小于部件的最大允许漏率；f)当本底漏率发生变化时，应重复此操作。6GB/T41822—20227.4被测部件漏率的计算…………根据公式(4)和公式(5)计算被测部件的漏率。当氦检漏测试时的示踪气体压力与部件的规定工作压力完全相同或在±5%的公差范围内时，Q由公式(4)确定。当氦检漏测试时的示踪气体压力不同于部件的工作压力时，Q应通过公式(5)确定。………(5)7.5常温氦检漏测试常温氦检漏测试步骤如下。a)将部件内部回路抽至低于100Pa的压力。向被检部件内腔或冷却通道中充入要求纯度的氦气至P,升压速率不大于0.2MPa/min。在P下至少保持15min。b)泄压至大气压强。c)重复步骤a)和b),达到至少两次压力循环。d)在压力循环开始前和结束后，应进行检漏系统校准，重复7.2和7.3的步骤，确保系统的灵敏度满足要求，若有变化，应以新的标定结果计算部件漏率。e)在整个过程中通过氦质谱检漏仪监测并记录系统本底漏率，分析计算被检部件漏率，P下的漏率应小于部件的最大允许泄漏率。7.6热氦检漏测试7.6.1热氦检漏准备热氦检漏准备包括：a)升温部件至测试的温度，误差为±10%;b)在保持测试温度的同时，依次重复7.2和7.3步骤。7.6.2热氦检漏测试热氦检漏测试步骤。a)向被检部件内腔或冷却通道中充入要求浓度的氦气至P,升压速率不大于0.2MPa/min。在P下至少保持15min。b)泄压至大气压强。c)重复步骤a)和b),达到至少两次压力循环。d)在最后一次压力循环保压15min后，应进行检漏系统校准，重复7.2和7.3的步骤，以确保系统的灵敏度满足要求，若有变化，应以新的标定结果计算部件漏率。e)在整个过程中通过氦质谱检漏仪监测并记录系统漏率，分析被检部件漏率，P下的漏率应小于部件的最大允许泄漏率。7.7循环热氦检漏测试如果需要多个温度循环，则重复步骤7.5至7.6。在7.5之前，首先应将部件冷却至80℃以下并重复7.2和7.3。7.8降温后常温氦检漏测试降温后常温氦检漏测试包括：a)考虑到自然冷却至室温需要较长时间，被测部件冷却至80℃以下即可视同常温，进行氦检漏测试；b)一旦部件达到a)中规定的低于80℃的温度，应进行检漏系统校准，重复7.2和7.3的步骤，以确保系统的灵敏度满足要求，若有变化，应以新的标定结果计算部件漏率；c)在整个过程中通过氦质谱检漏仪分析被检部件漏率，其值应小于部件的最大允许漏率；d)重复7.2、7.3和7.5的步骤；e)在最后一次压力循环保压15min后，应进行检漏系统校准，重复7.2和7.3的步骤，以确保系统的灵敏度满足要求，若有变化，应以新的标定结果计算部件漏率。8检测报告检测报告应至少包括以下内容：a)被检件名称和编号；b)本文件