核電廠安裝期間重要物項無損檢測復檢組織與實施

操 豐，高 飛，方 江，王建軍，趙 蕾，丁有元（.中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 34300；.海南核電有限公司，海南 昌江 57700）

核電廠安裝期間重要物項無損檢測復檢組織與實施

操 豐1，高 飛1，方 江1，王建軍2，趙 蕾1，丁有元1
（1.中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300；2.海南核電有限公司，海南 昌江 572700）

核電廠設(shè)備制造和現(xiàn)場安裝期間，焊接質(zhì)量與機組安全性和經(jīng)濟性緊密相關(guān)。為有效預防由管材、焊材和焊接工藝造成的共模缺陷帶入運行階段，秦山二期擴建工程在建安期間率先開展了重要物項無損檢測復檢工作。從復檢重要性出發(fā)，介紹了復檢對象篩選原則和工作組織過程，闡述了核島重要焊縫（核輔助系統(tǒng)管道焊縫和水池不銹鋼覆面焊縫）和常規(guī)島重要設(shè)備（導致停堆停機或影響機組熱效率）的復檢范圍、方法與優(yōu)化原則，總結(jié)了復檢結(jié)果和良好實踐。

安裝期間；重要物項；無損檢測；復檢

核電廠設(shè)備制造和現(xiàn)場安裝期間，焊接是連接主設(shè)備和核輔助管道等的重要工藝方法，與質(zhì)量安全緊密相關(guān)。受力學分布和材料性能影響，焊縫容易出現(xiàn)氣孔、夾渣、裂紋等缺陷。建安期間，焊接缺陷處理直接影響核電項目進度和效益。運行之后，焊縫在應(yīng)力、輻照、高溫和腐蝕等因素作用下易發(fā)生劣化而成為影響系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整性的薄弱環(huán)節(jié)。改進焊接質(zhì)量控制手段，預防焊縫“先天不足”，既是國家核安全監(jiān)管部門的管理要求，更是核電建設(shè)和運營單位的內(nèi)在需要。重要物項無損檢測復檢工作是秦山二期結(jié)合內(nèi)外部經(jīng)驗反饋在擴建工程建設(shè)安裝期間加強焊接質(zhì)量控制的積極嘗試，可有效預防涉及管材、焊材及焊接工藝的共模缺陷（特別是潛在威脅大的熱裂紋類缺陷）。

文章簡要介紹了復檢對象篩選原則和工作組織過程，詳細闡述了核島重要焊縫（核輔助系統(tǒng)管道焊縫和水池不銹鋼覆面焊縫）和常規(guī)島重要設(shè)備（導致停堆停機或影響機組熱效率）的復檢范圍、復檢方法及動態(tài)優(yōu)化原則，總結(jié)了復檢結(jié)果和良好實踐。

1 復檢對象與工作流程

1.1 復檢對象篩選

復檢對象的確定需要兼顧機組運行安全性和經(jīng)濟性，主要篩選原則如下：1）影響核安全屏障完整性和放射性物質(zhì)包容，主要是核輔助系統(tǒng)管道焊縫。2）影響乏燃料長期冷卻效果且投運后維修技術(shù)難度大、費用高，主要是乏燃料水池、換料水池等不銹鋼覆面焊縫。3）影響機組換熱效率的常規(guī)島重要設(shè)備，主要是高壓加熱器、低壓加熱器和凝汽器等。4）影響停堆停機的常規(guī)島小管道，主要直接觸發(fā)停堆停機信號的、不易帶壓堵漏的。

1.2 組織機構(gòu)與職責分工

核電廠建設(shè)安裝期間，重要物項復檢工作不僅時間跨度長、現(xiàn)場工作量大，而且交叉作業(yè)多，需要多個外部單位和內(nèi)部部門合作才能完成。

參與復檢工作的外部單位包括建設(shè)安裝單位、設(shè)備制造廠和第三方無損檢測單位（需具有民用核安全設(shè)備NDE資質(zhì)）。職能部門包括技術(shù)處、工程處、設(shè)備處、計劃處和質(zhì)保處等。復檢工作組織機構(gòu)與職責分工如表1所示。

表1 重要物項無損檢測復檢工作組織機構(gòu)與職責分工Table 1 Organization and responsibilities of NDE-recheck on important items

2 核島重要焊縫無損檢測復檢

2.1 核輔助焊縫復檢范圍與復檢方法

核輔助系統(tǒng)在役檢查管道焊縫復檢方法及比例根據(jù)所在系統(tǒng)重要性（RRA、RCV、RIS、VVP、GCT、ARE、EAS、PTR和小管徑RCP等）、焊縫安全等級（核1、2、3級）、焊縫接頭形式（對接、角接、支撐等）、尺寸規(guī)格、焊材和管材批次等確定。為盡可能有效檢出表面開口缺陷和體積型缺陷，并與設(shè)計文件基本保持一致，管道焊縫復檢主要采用液體滲透檢驗（PT）、射線（RT）底片復評與抽檢的方法（見表2）。值得注意的是，役檢范圍的確定需要營運單位技術(shù)人員按照在役檢查規(guī)范（M310及改進型遵循RSE-M；AP1000遵循ASME）的要求在系統(tǒng)流程圖上標出具體范圍，然后在相應(yīng)的管道安裝等軸圖上確定具體受檢焊縫。根據(jù)復檢和在役檢查工作需要，可將管道安裝軸測圖按流向串聯(lián)起來，繪制成“串串圖”，注明焊縫基本信息（包括位置、尺寸、規(guī)格和流向等）。

表2 核輔助焊縫無損檢測復檢范圍與方法Table 2 NDE-recheck methods and scope of nuclear auxiliary welding

2.2 水池不銹鋼覆面焊縫復檢

核電廠與燃料操作緊密相關(guān)的水池主要包括換料水池（堆芯水池和構(gòu)件池）、燃料轉(zhuǎn)運艙和乏燃料水池等。不銹鋼覆面焊縫以平板對接焊縫為主，角接、搭接焊縫為輔，乏燃料水池不銹鋼覆面焊縫結(jié)構(gòu)如圖1所示。綜合考慮設(shè)計要求、缺陷檢出及現(xiàn)場實施等，復檢采用液體滲透（PT）、真空盒檢漏（LT）與射線底片復評（僅針對乏燃料水池）3種方法。必要時采取氦檢漏方法輔助確定泄漏位置。復檢范圍與方法如表3所示。

2.3 復檢計劃動態(tài)優(yōu)化

考慮工期、窗口和配合等因素，為提高效率，可按以下原則對復檢范圍進行動態(tài)優(yōu)化：

(1) 焊材批次

重點檢查疑問批次焊材和批量大的焊材。及時收集整理焊材復驗報告，并與RCC-M標準卡片進行對比分析。

圖1 乏燃料水池不銹鋼覆面焊縫結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Installation structures sketch of stainless steel panel on the spent fuel pool

(2) 檢查方法

重點放在支撐和接管焊縫PT檢查上，對熱裂紋類共模缺陷有較高檢出率。

表3 水池不銹鋼覆面焊縫復檢范圍與方法Table 3 NDE-recheck methods and dimension of pools’welding with stainless steel cover

(3) 焊接方式

全氬和氬電，重點是后者。

（4）坡口形式（或壁厚）

V形坡口與U形坡口。重點是U形坡口（厚壁管）。

2.4 復檢結(jié)果與缺陷處理

秦山二期擴建工程核島重要焊縫無損檢測復檢歷時兩年，PT共檢查7 000余道焊縫，RT評片共計40 000萬余張，PT復檢和LT抽檢的不銹鋼水池覆面焊縫達500余米。本次復檢雖未發(fā)現(xiàn)共模缺陷，但PT檢查仍發(fā)現(xiàn)了貫穿性小孔、表面成形不良和弧坑裂紋。射線底片復評發(fā)現(xiàn)了缺陷漏評和返修后仍不合格等問題。主要原因是：焊工和無損檢驗人員工作技能或經(jīng)驗欠缺；現(xiàn)場焊接和無損檢驗操作不當；現(xiàn)場工作環(huán)境惡劣；少數(shù)工作人員責任心不強，導致漏檢。

針對出現(xiàn)的零星缺陷以及射線底片不合格情況，及時按照不符合項處理流程通過工程管理部門反饋安裝單位進行打磨、消缺和補焊處理。

3 常規(guī)島重要設(shè)備無損檢測復檢

3.1 復檢項目與要求

不同的常規(guī)島設(shè)備在制造和安裝期間出現(xiàn)的問題往往不同，例如安裝期間凝汽器傳熱管在穿管后易受上部汽輪機安裝時墜落的異物造成外圍的管束砸傷，而在制造過程中容易出現(xiàn)傳熱管表面劃傷。綜合設(shè)備在制造和安裝期間可能發(fā)生的各類異?，F(xiàn)象，借鑒運行機組經(jīng)驗反饋，制定了常規(guī)島復檢項目與技術(shù)要求。

3.2 高壓加熱器典型缺陷

（1）超標缺陷管原因分析及處理

缺陷描述：在對高壓加熱器傳熱管進行渦流檢查時發(fā)現(xiàn)有幾根存在外壁劃傷，最大傷深達90%，典型缺陷如圖2所示。

圖2 37BU025009外壁缺陷信號Fig.2 Defect signal of wall 37BU025009

原因分析：1）傳熱管材質(zhì)為SA688 TP304不銹鋼，由美國普利茅斯公司供貨，出廠時已按SA1016《鐵素體合金鋼和奧氏體合金鋼管子通用要求》逐根進行了渦流檢查，全部合格。2）有反饋表明在穿管過程中廠家存在操作不夠規(guī)范、穿管用力過大的現(xiàn)象?？梢酝茢嘀饕蚴枪苁┕軙r工人違規(guī)操作，造成傳熱管的劃傷。

處理方法：辦理不符合項并實施堵管處理。

（2）渦流探頭受阻

缺陷描述：高壓加熱器傳熱管渦流初探時發(fā)現(xiàn)了較多不通管，進而使用內(nèi)窺鏡對不通管進行逐根檢查，發(fā)現(xiàn)大部分的不通管管口處沉積有銹蝕產(chǎn)物或管中存在外來異物，部分不通管管口存在變形。管內(nèi)銹蝕與異物如圖3所示。

圖3 傳熱管內(nèi)沉積的銹蝕Fig.3 Rust deposited in heat transfer tube

原因分析：傳熱管內(nèi)淤積大量的碳鋼腐蝕產(chǎn)物、外來異物沉積、傳熱管嚴重變形。其中，碳鋼腐蝕產(chǎn)物的來源主要是：1）高加制造末期需進行水壓試驗，之后進行了烘干，對于傳熱管并沒有進行壓空吹掃。筒體、隔板等碳鋼產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象，吸附在管內(nèi)。2）水壓試驗合格后，割除進出水管、悶頭打磨過程中打磨的金屬粉塵進入水室，與水和空氣接觸后吸附在管板上。

處理措施：1）腐蝕產(chǎn)物沉積的不通管，可用廠家專用的傳熱管清理工具來清除，之后用壓縮空氣將傳熱管內(nèi)松散的腐蝕產(chǎn)物吹出。2）變形管已無法恢復原貌，保守決策堵管處理。

4 結(jié)束語

為確保核安全的合理可控，促進核電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，加強建安期間核島重要焊縫和常規(guī)島重要設(shè)備焊接和安裝質(zhì)量控制，對于在建電站具有普遍意義。重要工藝系統(tǒng)和設(shè)備無損檢測復檢工作，是秦山二期緊密結(jié)合核電廠實際加強安裝質(zhì)量監(jiān)督、提高管理效能的有益嘗試。它的成功實施有效預防了涉及管材、焊材及焊接工藝的共模缺陷（潛在威脅大的熱裂紋類缺陷），有力督促了設(shè)備制造和安裝單位加強焊接質(zhì)量控制、提高無損檢測水平。目前，國內(nèi)已有多個在建核電項目正陸續(xù)開展類似復檢工作。

Organization and Execution of Nondestructive Examination Recheck on Important Items during Installation Stage of Nuclear Power Plants

CAO Feng1, GAO Fei1, FANG Jiang1, WANG Jian-jun2，ZHAO Lei1, DING You-yuan1
(1.Nuclear Power Operation Management Co., Ltd., CNNC, Haiyan of Zhejiang Prov. 314300, China；2.Hainan Nuclear Power Co.,Ltd. Changjiang of Hainan Prov. 572700，China)

During nuclear power plant equipment manufacture and installation stage, welding quality is tightly relevant to nuclear safety and economy. In order to prevent common-mode defects induced by weld materials, pipes and welding procedures being brought into operation, nondestructive examination (NDE) recheck on important items had be carried out firstly during installation by Qinshan Phase-II Expansion Project. Considering the importance of NDE-recheck, this article introduced the organization and selection principles of NDE-recheck, described the range, methods and optimization principles of important welding inside nuclear island (include nuclear auxiliary pipe welding and pools welding with stainless steel cover) and important equipments inside conventional island (related to shut-down or heat-exchangeefficiency), and summarized the NDE-recheck results and well-known experiences.

installation stage；important items；nondestructive examination；recheck

TL37 Article character:A Article ID:1674-1617(2013)02-0158-05

TL37

A

1674-1617(2013)02-0158-05

2012-11-01

操 豐（1983—），男，安徽安慶人，工程師，從事核電廠在役檢查與無損檢測技術(shù)支持工作。