CV插入板與貫穿件套筒焊接接頭超聲波檢測

董國利程傳茂廖平平柯建龍賈文婧（中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司，上海，05； 中核武漢核電運行技術(shù)股份有限公司，湖北 武漢，4303）

CV插入板與貫穿件套筒焊接接頭超聲波檢測

董國利1程傳茂2廖平平1柯建龍1賈文婧1
（1中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司，上海，201512；2 中核武漢核電運行技術(shù)股份有限公司，湖北 武漢，430223）

本文以AP1000三門核電工程為例，探討了CV插入板與貫穿件套筒焊接接頭超聲波檢測的難點，詳細描述了超聲波檢測的整個過程，對典型缺陷進行了分析，并對檢測結(jié)果進行了驗證。本文所介紹的檢測方法對于CV插入板與貫穿件套筒焊接接頭，尤其是此類焊縫的超聲波檢測具有實際檢測應(yīng)用價值。

超聲波檢測；貫穿件；插入板

A P1000核電安全殼（Containment Vessel，簡稱CV）是西屋公司設(shè)計的一個獨立的圓柱形鋼制容器，貫穿件安裝在其上，用于電纜穿越安全殼的專用核1級電氣設(shè)備，既保證了反應(yīng)堆廠房與其他廠房在正常和各種事故狀態(tài)下電氣信號的連續(xù)性和可靠性，又維持了反應(yīng)堆廠房壓力邊界的完整性和密封性，防止放射性物質(zhì)的外泄，是第三代核電的核心部件。作為世界首堆，嚴格控制貫穿件的焊接質(zhì)量至關(guān)重要。

1 超聲波檢測特點

插入板和套筒具有一定的角度，套筒檢測面為曲面，如圖1和圖2所示。插入板材質(zhì)為SA738Gr. B，規(guī)格為T=88.9mm，套筒材質(zhì)為SA350GrLf-2，規(guī)格為T=60.35mm，經(jīng)過測量，焊角高度最小處為50mm，探頭掃查區(qū)域為85mm，最大焊角高度最大處為126mm，探頭掃查區(qū)域為5 mm。與常規(guī)的T型接頭相比，此結(jié)構(gòu)更具特殊性，探頭掃查范圍小，超聲波檢測難度更大，焊縫不能進行100%掃查，缺陷容易漏檢。

為了確保缺陷不漏檢，經(jīng)過探頭掃查范圍、掃查覆蓋區(qū)的計算，查閱貫穿件技術(shù)規(guī)格書（焊角高度最小允許值為8 mm）后，將焊腳高度打磨至8～12 mm，如圖2所示。

表1 探頭

圖1 原始焊縫示意圖

圖2 打磨后焊縫示意圖

2 儀器、探頭、試塊的選擇

儀器選擇：選用HS610e型數(shù)字式超聲波探傷儀。

探頭選擇：選用低頻率、大晶片、小角度的探頭，詳見表1。

試塊選擇：采用曲率半徑與工件相同或相近的試塊，通過對比試驗進行曲率補償。本次采用CSK-Ⅰ試塊和《ASME Ⅴ第5章 材料和制造用超聲波檢驗方法》中ASME 3#試塊。演示試塊的作用是制作完成DAC曲線后，在演示試塊上進行驗證，以證明此檢測方法的可行性，如圖3所示。

圖3 演示試塊實物圖

3 DAC曲線的制作及演示

使用CSK-Ⅰ試塊校核儀器和探頭的參數(shù)。使用ASME 3#試塊制作DAC曲線：首先，將探頭對準T/4橫孔得到最高回波并調(diào)制屏高的80%作為DAC曲線的第一個點，然后依次對準T/2、T3/4，做出DAC曲線的第二個點和第三個點，最后將探頭放在使聲程經(jīng)底面一次反射后到達T3/4橫孔的最大波幅處，作為DAC曲線的第四個點，連接屏上各標記點，即可作得到DAC曲線。

DAC曲線制作完畢后，在演示試塊上進行檢測，應(yīng)能發(fā)現(xiàn)演示試塊上的三個人工缺陷，否則應(yīng)重新制作DAC曲線。

檢驗時，信號超過20%DAC的任何缺陷均應(yīng)加以研究［1］。對于反射波幅度大于基準波幅度20%的所有缺陷應(yīng)擴大探測范圍，直至操作人員能確定所有這些缺陷的形狀、性質(zhì)和位置，并根據(jù)驗收標準來評定。

圖4 條形夾渣

圖5 層間未熔合

4 典型缺陷檢測結(jié)果分析

由于工件結(jié)構(gòu)特殊，厚度較大，焊接過程中將產(chǎn)生較大的應(yīng)力，這些應(yīng)力主要分布在貫穿件側(cè)的焊縫及熱影響區(qū)，易產(chǎn)生裂紋。K型坡口清根不徹底、層間清理不干凈等，將會產(chǎn)生夾渣、氣孔、未熔合、未焊透等缺陷。

對于點狀缺陷，在不同方向探測，缺陷回波無明顯變化。一般的氣孔、小夾渣等屬于點狀缺陷。缺陷內(nèi)含物的聲阻抗對缺陷回波高度有較大的影響。氣孔等內(nèi)含物氣體，聲阻抗很小，反射回波高。非金屬或金屬夾渣聲阻抗較大，反射回波低。另外，不同類型缺陷反射波的形狀也有一定差異，例如，氣孔與夾渣、氣孔表面較平滑，界面反射率高，波形陡直尖銳。而夾渣表面粗糙，界面反射率低，同時還有部分聲波透入夾渣層，形成多次反射，波形寬度大并帶鋸齒［2］。

對于平面形缺陷，在不同的方向上探測，其缺陷回波高度顯著不同。在垂直于缺陷方向探測，缺陷回波高；在平行于缺陷方向探測，缺陷回波低，甚至無缺陷回波。一般的裂紋、未熔合、未焊透缺陷就屬于平面形缺陷。

下轉(zhuǎn)P53頁

Ultrasonic Testing for Weld Joint on CV Insert Plate and Penetration Sleeve

DONG Guo-Li1，CHENG Chuan-Mao2，LIAO Ping-Ping1，KE Jian-Long1，JIA Wen-Jing1
（1China Nuclear Industry Fifth Construction Co.，Ltd.，Shanghai，201512，China；2 China Nuclear Power Operation Technology Corporation，LTD.，Hu Bei Wu Han，430223，China）

This paper，taking AP1000 San Men Nuclear Power Project as example，discussed the difficult points of ultrasonic testing for weld joint on CV insert plate and penetration sleeve，detailed the whole process of ultrasonic testing，the typical defects were analyzed，and the test results were verified. The testing method introduced has great application value for the weld joint of CV insert plate and penetration sleeve，especially for ultrasonic testing which have the same type of welded.

Ultrasonic testing； Penetration assemblies； Insert Plate

董國利（1984—），男，河南人，工程師，主要從事核電建設(shè)中無損檢測、焊接技術(shù)等相關(guān)工作。