核電站海水系統(tǒng)電動隔離閥閥門銷釘超聲檢測

李其紅 李朝夕 孟曉喜

（中國核電工程有限公司鄭州分公司，河南 鄭州 450000）

前言：銷釘廣泛應用于核電廠海水系統(tǒng)隔離閥中，運行過程中發(fā)現(xiàn)大量磨損及斷裂現(xiàn)象。分析原因是由于頻繁開關，造成閥門銷釘磨損嚴重，繼續(xù)使用則容易造成銷釘斷裂，閥門開關失效，由于銷釘鎖死在閥門內(nèi)部，在不拆解的情況下無法進行目視檢查來發(fā)現(xiàn)缺陷。傳統(tǒng)手段可通過隔離閥解體直接目視檢測觀察銷釘磨損程度，但由于閥的拆解及更換需要較長工期且需要大量人力物力，因此需要一種檢測技術(shù)能在不拆解電動閥及時發(fā)現(xiàn)銷釘磨損，并跟蹤檢測磨損量，通過分析判斷銷釘是否能服役至下一個換料大修，進而選擇合適的窗口對其進行更換。

一、檢測方法選擇

核電站海水系統(tǒng)電動隔離閥閥門銷釘結(jié)構(gòu)形式如圖1 所示：在不拆解的情況下，銷釘連接在閥門閥板和閥桿上，僅端面露出在外面，根據(jù)各無損檢測方法的基本原理，采用超聲檢測的方法從銷釘端面可探測出內(nèi)部缺陷情況。

二、檢測儀器設備

（一）超聲波探傷儀

采用A 型脈沖回波式超聲探傷儀，其工作頻率范圍至少應為0.5～10MHz，儀器至少在熒光屏滿刻度的80%范圍內(nèi)呈線性顯示。超聲探傷儀應具有90dB 以上的連續(xù)可調(diào)衰減器，步進級每檔不大于2dB，其精度為任意相鄰12dB 誤差在±1dB 以內(nèi)，最大累計誤差不超過1dB。水平線性誤差不大于1%，垂直線性誤差不大于5%。本次檢測采用超聲波探傷型號為USN60，經(jīng)檢定合格并在有效期內(nèi)。

（二）超聲波探頭

銷釘結(jié)構(gòu)形式為圓棒形，直徑50mm,在端面附件有深度約3mm 深的凹型環(huán)槽,另一端面為直徑20mm 的螺紋結(jié)構(gòu)，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在不拆解情況下僅直徑50mm 端面外露，可供探頭掃查，根據(jù)理論及實踐可選擇頻率2～5Mz、晶片尺寸8×9mm、角度6-15°小角度縱波斜探頭檢測。本次檢測采用探頭型號為頻率2MHz、晶片尺寸8×9mm、角度6°縱波斜探頭。

（三）試塊

利用同樣材質(zhì)規(guī)格型號的銷釘在其靠近端面易磨損（實測119mm 左右）位置加工1mm 深刻槽如圖1 所示，作為人工缺陷試塊。

三、檢測實施

（一）超聲波儀器時基線性調(diào)節(jié)：

利用人工缺陷試塊刻槽及螺紋側(cè)端面底波調(diào)節(jié)超聲波儀器時基線性，將探頭放置在銷釘端面進行鋸齒形掃查，反復移動探頭找到人工刻槽最高波調(diào)節(jié)增益至滿屏80%左右，調(diào)節(jié)儀器范圍使屏幕上同時顯示螺紋側(cè)端面底波。閘門A、B 分別調(diào)節(jié)至1mm 槽波及底波處，調(diào)節(jié)儀器聲速及延時使SA、SB 分別為119mm（人工刻槽深度）、290mm（銷釘螺紋側(cè)端面深度）。如圖2 所示，此時儀器時基線性即調(diào)節(jié)完成。

（二）檢驗實施

將1mm 人工刻槽提高20dB 作為掃查靈敏度，在銷釘外露端面進行掃查，探頭掃查速度不應大于150mm/s，探頭每次掃查路徑至少重疊有效晶片寬度尺寸的15%。磨損信號的聲程應符合參考試塊上切槽信號反射波的聲程，即在119mm 附近出現(xiàn)的信號波判斷為銷釘磨損信號。如圖3 所示在122mm位置發(fā)現(xiàn)信號即可判定為銷釘有磨損。

（三）檢驗結(jié)果驗證

將出現(xiàn)磨損信號的銷釘拆解，目視檢查發(fā)現(xiàn)銷釘存在磨損現(xiàn)象如圖4所示，磨損位置經(jīng)測量為122mm，與超聲檢測結(jié)果一致。

四、結(jié)語

本文結(jié)合國內(nèi)某核電站海水系統(tǒng)電動隔離閥閥門銷釘結(jié)構(gòu)形式和成型工藝特點，開發(fā)了針對性的A 型脈沖反射法超聲檢測工藝。通過在人工缺陷試塊和核電廠現(xiàn)場在役銷釘上進行的檢查試驗，并與拆解后銷釘?shù)哪恳暀z查結(jié)果進行了驗證。結(jié)果表明采用超聲檢測的無損檢測工藝能夠在不拆解銷釘?shù)那闆r下，快速準確的檢測出螺栓的磨損情況，選擇合適的A 型脈沖反射法超聲檢測工藝，能夠提高缺陷檢測的準確率，提高經(jīng)濟效益，減少銷釘檢修更換窗口時間，減少因閥門銷釘斷裂造成失效損失。