壓力容器渦流檢測(cè)應(yīng)用

黃海翔　李冬

摘 要：文章敘述了渦流檢測(cè)技術(shù)在壓力容器質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用。從檢測(cè)對(duì)象、對(duì)比試塊、檢測(cè)探頭及信號(hào)分析處理方法等方面，對(duì)當(dāng)前的壓力容器渦流檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了闡述和歸納，為后期更好的在壓力容器檢測(cè)中應(yīng)用渦流技術(shù)提供必要的借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：壓力容器；渦流檢測(cè)；應(yīng)用

引言

壓力容器是核反應(yīng)堆安全一級(jí)部件，核電站役前及在役檢查中必須采用無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)其進(jìn)行檢查，確保其安全可靠。渦流檢測(cè)技術(shù)是一種重要的常規(guī)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，在壓力容器質(zhì)量檢測(cè)中發(fā)揮著重要作用。而且，隨著渦流檢測(cè)技術(shù)的飛速發(fā)展，其檢測(cè)精度、位置分辨率、檢測(cè)靈敏度等技術(shù)指標(biāo)得到實(shí)質(zhì)性地突破，為該技術(shù)在壓力容器的質(zhì)量檢測(cè)中發(fā)揮更大作用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 檢測(cè)原理

由于電磁感應(yīng)，當(dāng)導(dǎo)體處在變化的磁場(chǎng)中或相對(duì)于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部會(huì)感應(yīng)出電流，這些電流的特點(diǎn)是：在導(dǎo)體內(nèi)部自成閉合回路，呈旋渦狀流動(dòng)，即渦流。

渦流檢測(cè)是渦流效應(yīng)的一項(xiàng)重要應(yīng)用。基本原理可表述為：當(dāng)載有交變電流的檢測(cè)線圈靠近導(dǎo)電試件時(shí)，由于激勵(lì)線圈磁場(chǎng)的作用，試件中會(huì)產(chǎn)生渦流，而渦流的大小、相位、及流動(dòng)形式受到試件導(dǎo)電性能的影響，同時(shí)產(chǎn)生的渦流也會(huì)形成一個(gè)磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)反過(guò)來(lái)又會(huì)使檢測(cè)線圈的阻抗發(fā)生變化，因此，通過(guò)測(cè)定檢測(cè)線圈阻抗的變化，就可以判斷出被測(cè)試件的性能及有無(wú)缺陷等。

2 檢測(cè)對(duì)象

目前，壓力容器渦流檢測(cè)中，主要的檢測(cè)對(duì)象有主螺栓、主螺母、頂蓋貫穿件及其焊縫和熱影響區(qū)、密封面等。

3 渦流檢測(cè)對(duì)比試塊

主螺栓、主螺母對(duì)比試塊，采用和被檢對(duì)象具有相同規(guī)格尺寸、材料、加工工藝的螺栓、螺母，根據(jù)RSEM規(guī)范，采用電火花腐蝕的方法，在螺紋及光桿的特定位置處刻制深分別為0.5mm、1mm、2mm的人工槽傷。通常以0.5mm深人工槽的幅值為記錄限值，1mm人工槽傷的幅值為判廢標(biāo)準(zhǔn)。

頂蓋貫穿件及其焊縫和熱影響區(qū)對(duì)比試塊，采用和被檢對(duì)象具有相同規(guī)格尺寸、材料、加工工藝的模擬件，在其上刻制不同規(guī)格尺寸的縱槽和橫槽?？v槽和橫槽的規(guī)格尺寸及數(shù)量要根據(jù)檢測(cè)技術(shù)條件要求，供需雙方根據(jù)實(shí)際情況靈活設(shè)計(jì)，旨在檢出有可能危害安全可靠性的缺陷。

密封面的對(duì)比試塊，采用和密封面相同材料及加工工藝的樣品，其尺寸大小應(yīng)能有效消除邊緣效應(yīng)的影響。人工傷多采用槽傷，其具體規(guī)格尺寸要根據(jù)密封面的表面質(zhì)量要求，供需雙方協(xié)商設(shè)計(jì)。

4 檢測(cè)探頭

渦流檢測(cè)探頭的形狀和種類靈活多樣，要根據(jù)被檢對(duì)象及其可能存在的缺陷類型設(shè)計(jì)制造合適的檢測(cè)探頭。

主螺栓的渦流檢測(cè)探頭，采用一定弧度的凹形探頭較為適應(yīng)，探頭的弧度要和被檢螺栓匹配。探頭的類型多為差分型，這樣可以有效檢出突變的不連續(xù)性缺陷。主螺母的渦流探頭同主螺栓的渦流檢測(cè)探頭相反，采用一定弧度的凸形探頭，探頭的弧度和被檢螺母相適應(yīng)。探頭的類型也多為差分形式。但傳感器的多樣性本來(lái)就是渦流檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)特點(diǎn)，有時(shí)不同形狀和類型的探頭可以檢測(cè)同一檢測(cè)對(duì)象，比如在螺栓、螺母的檢測(cè)中還可以采用筆式探頭，筆尖順著螺紋根部移動(dòng)，探頭的類型可以是差分也可以是絕對(duì)，但必須是經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證能夠?qū)?duì)比試樣的不同人工傷都能夠有效檢出，且具有不同的靈敏度。

頂蓋貫穿件及其焊縫和熱影響區(qū)的渦流檢測(cè)，其探頭設(shè)計(jì)更是靈活多樣，探頭類型也不一而論?？梢圆捎霉P式探頭、平面陣列探頭；探頭的類型可以是差分、絕對(duì)、陣列、正交十字等等。使用的前提條件是經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證能夠?qū)Ρ仍嚇拥牟煌斯寄軌蛴行z出，且具有不同的靈敏度。

密封面的渦流檢查一樣，可以采用多種形式和類型的探頭。

5 信號(hào)分析處理方法

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，渦流檢測(cè)信號(hào)分析處理技術(shù)也日新月異。壓力容器渦流檢測(cè)中，除采用傳統(tǒng)的信號(hào)分析處理方法-幅值分析法、相位分析法及幅值相位綜合分析法外，有些還采用一些專用的渦流信號(hào)分析處理軟件，這些軟件使缺陷形貌能夠以二維或三維視圖的形式直觀地顯示在屏幕上，在一定程度上提高對(duì)缺陷的形狀、大小及類型的準(zhǔn)確判斷。

6 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前，渦流檢測(cè)技術(shù)在壓力容器的質(zhì)量檢測(cè)中得到廣泛應(yīng)用，為保證反應(yīng)堆的安全運(yùn)行發(fā)揮著重要作用。相信在不久的將來(lái)，隨著渦流檢測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，渦流檢測(cè)技術(shù)在核電站的役前和在役檢查中將會(huì)得到更為廣泛的應(yīng)用，為保證反應(yīng)堆的安全運(yùn)行發(fā)揮更為重要的作用。

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