核電站關(guān)鍵設(shè)備部件滲透檢驗缺陷的評定與分析

周立鵬，李守彬，孔晨光，張 帥，羅立群

(1.中廣核檢測技術(shù)有限公司，江蘇蘇州，215021；2.大亞灣核電運營管理有限責(zé)任公司，廣東深圳，518000)

0 前 言

核電站的在役檢查就是按照相應(yīng)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，對其設(shè)備和部件定期進(jìn)行無損檢測，從而發(fā)現(xiàn)設(shè)備和部件存在的缺陷，并根據(jù)驗收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定和分析評定，通過適當(dāng)?shù)姆椒▽θ毕菁右蕴幚硪员ＷC設(shè)備、部件的安全。通常使用的無損檢驗方法有目視檢驗、表面檢驗和體積檢驗。滲透檢測是表面檢驗的重要組成部分，在役檢查時進(jìn)行滲透檢測一般選用溶劑去除型著色滲透檢測法，配合溶劑懸浮顯像。此方法靈活的較大，不需要水源或者電源的支持，可以對局部或者空間狹小區(qū)域進(jìn)行有效操作，同時對各種非多孔性材料均具有較高的靈敏度。本文結(jié)合在役檢查過程中滲透檢測具體案例，分析了在役檢查滲透檢驗特點，并總結(jié)了工藝要點和應(yīng)對措施。

1 滲透檢驗的原理

受檢表面被施涂含有熒光染料或著色染料的滲透液后，在毛細(xì)管作用下，經(jīng)過一定時間，滲透液可以滲入表面開口缺陷中；去除受檢表面多余的滲透液，經(jīng)干燥后，再在受檢表面施涂顯像劑；同樣在毛細(xì)管作用下，滲透液回滲到顯像劑中；在一定的光源下(黑光或白光)，缺陷處的滲透液痕跡被顯示(黃綠色熒光或鮮艷紅色)，從而探測出缺陷的形貌及分布狀態(tài)[1]。

2 核電站在役檢查滲透檢驗特點

核電站在役檢查滲透檢測的特殊性主要體現(xiàn)在檢驗先決條件上，包括檢測環(huán)境、檢測部位可達(dá)性、檢測部位的表面狀態(tài)等方面。

首先在役檢查絕大部分檢驗工作是在具有放射性的檢測環(huán)境中進(jìn)行，某些被檢部件因與一回路介質(zhì)直接接觸，表面為放射性污染狀態(tài)。在進(jìn)行滲透檢驗時，檢驗人員在檢驗前必須做好充分的前期準(zhǔn)備以盡可能降低放射性環(huán)境工作時間，包括確定檢驗部件的位置，帶齊檢驗文件、工具及材料、各種防護(hù)用品等。

檢測部位可達(dá)性影響因素主要來自于空間位置、保溫層、結(jié)構(gòu)限制等。多數(shù)情況下，滲透檢驗被檢對象(如支撐焊縫或者管線焊縫等)空間位置較為復(fù)雜，檢驗人員必須在管線密布的狹小空間內(nèi)完成作業(yè)，位置較高還需要搭設(shè)腳手架才能接近。為保證熱效率，核島內(nèi)幾乎所有的部件及管道均有保溫層，在實施滲透檢測前必須拆除受檢對象外部的保溫設(shè)備。由于結(jié)構(gòu)原因，部分受檢對象被鐵箍覆蓋、位于孔洞內(nèi)或溝槽中、被臨近結(jié)構(gòu)件限制可能存在部分或者全部不可達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)此類情況時，應(yīng)采用草圖或者照片紀(jì)錄等方式在報告中明確表示不可達(dá)部分。

檢測部位的表面狀態(tài)直接影響滲透檢驗的靈敏度，必須使用拋光等手段去除受檢部件表面的油漆及鐵銹等物質(zhì)。此外，需要特別注意的是，輕微泄漏的含硼水介質(zhì)風(fēng)干后會有硼結(jié)晶殘留在部件表面上，硼結(jié)晶可能會堵塞表面開口缺陷，導(dǎo)致滲透檢驗靈敏度降低。

此外，在役檢查滲透檢驗還需關(guān)注被檢表面溫度達(dá)到規(guī)范要求，并且有足夠的照明。

3 核電站在役檢查滲透檢驗常見缺陷案例

核電站在役檢查根據(jù)工作目的的不同分為預(yù)防性檢驗和配合性檢驗。預(yù)防性檢驗是在役檢查計劃內(nèi)的檢驗，檢驗實施的目的是跟蹤歷史缺陷和確認(rèn)上一個運行周期內(nèi)是否有新增缺陷。配合性檢驗主要是其他部門在進(jìn)行部件維修補(bǔ)焊或者失效分析時實施的配合性檢驗。

3.1 預(yù)防性滲透檢驗缺陷案例

役前檢查作為在役檢查的一部分，是對設(shè)備、部件質(zhì)量在投運之前的一次全面檢驗，以便發(fā)現(xiàn)部件在制造和安裝過程中可能遺漏的超標(biāo)缺陷，對于發(fā)現(xiàn)的超標(biāo)缺陷(主要是表面缺陷)，工程方將根據(jù)實際情況進(jìn)行打磨消缺處理。因此，役前檢查是預(yù)防性滲透檢驗是發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷最多的階段。

圖1(a)是某電廠主設(shè)備容器，現(xiàn)場安裝焊縫已焊接完成。在役前檢查時，在接管安全端焊縫(工廠焊縫)的安全端隔離層堆焊區(qū)內(nèi)對應(yīng)時鐘位置約6點附近發(fā)現(xiàn)線性顯示，如圖1(b)所示，線性顯示呈弧形，長約3 mm，距離焊縫熔合線1.5 mm。

圖1 (a) PT顯示缺陷位置及形貌

圖1 (b) 缺陷位置

對顯示區(qū)域進(jìn)行光學(xué)金相顯微觀察，觀察發(fā)現(xiàn)線性缺陷中部呈規(guī)則圓弧形，有一定寬度，兩邊金相組織雖然都是焊接形成的柱狀晶，但生長方向和粗細(xì)不同，可推斷為兩次凝固的金屬；并且缺陷部位、堆焊金屬及安全端母材的微觀金相組織，三者完全不同。

圖2 接管安全端顯示金相分析

結(jié)合滲透檢驗結(jié)果和現(xiàn)場金相分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)線性缺陷形狀較規(guī)則，有一定寬度和深度，缺陷兩邊金相組織雖然都是焊縫柱狀晶，但生長方向和粗細(xì)不同，表明兩區(qū)凝固時間不同；線性缺陷尖端明顯，應(yīng)為補(bǔ)焊形成的缺陷。

某電廠在役檢查管嘴焊縫滲透探傷發(fā)現(xiàn)如圖3所示的3處橢圓形顯示，從左往右分別為?7、?5和?8 mm圓形顯示。該3處顯示為焊接燒傷痕跡，經(jīng)處理后顯示消除。

圖3 主管道管嘴焊縫滲透探傷顯示

3.2 配合性滲透檢驗缺陷案例

配合性滲透檢驗所發(fā)現(xiàn)的缺陷種類較預(yù)防性檢驗范圍更廣、結(jié)構(gòu)和情況也更為復(fù)雜。

某電廠大修期間準(zhǔn)備更換某系統(tǒng)彎頭，對備件彎頭母材進(jìn)行PT檢查時，發(fā)現(xiàn)表面存在一條長約5 mm的缺陷顯示(圖4)。為了快速判斷缺陷產(chǎn)生的原因，進(jìn)行了硬度測量、材質(zhì)鑒別、缺陷復(fù)型、微觀金相等試驗，結(jié)果表明缺陷彎頭材料成分、組織符合RCCM規(guī)范要求，成型后進(jìn)行了固溶處理；缺陷寬而淺，底部較鈍，與裂紋的形貌不符，與表層拉傷、折疊等表面缺陷相似，按RCCM規(guī)范要求可通過磨削等非熱加工方法去除。

圖4 彎頭備件PT顯示及其放大圖

某閥門密封焊縫出現(xiàn)滲漏異常，首次PT檢驗未發(fā)現(xiàn)明顯的顯示，但使用高清目視觀察后發(fā)現(xiàn)補(bǔ)焊部位上角存在表面開口顯示，同時再次做PT檢驗出現(xiàn)了點狀顯示(圖5)。該顯示可以定性為貫穿微裂紋，由于表面泄漏含硼水揮發(fā)后殘留的硼結(jié)晶堵塞了裂紋開口，阻礙了滲透劑滲入缺陷，因此PT檢驗未出現(xiàn)線性顯示。

圖5 泄漏閥門微裂紋及PT顯示

硼結(jié)晶降低PT檢驗靈敏度的另一個案例是CRDM密封焊縫泄漏檢驗，對于貫穿的裂紋，在硼結(jié)晶的堵塞下，PT檢驗為點狀顯示(圖6)。

圖6 CRDM 密封焊泄漏PT顯示

對于使用PT檢驗方法查找泄漏點時，一定要注意使用有效的方法將部件表面硼結(jié)晶溶解去除后再進(jìn)施加滲透劑，否則硼結(jié)晶的存在將大大降低滲透檢驗的靈敏度，影響缺陷顯示的定量分析。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合核電廠在役檢查中預(yù)防性及配合性滲透檢驗發(fā)現(xiàn)的缺陷案例，分析了在役檢查滲透檢驗特點，應(yīng)關(guān)注核電廠特殊環(huán)境對滲透檢驗先決條件的影響，應(yīng)具體問題具體分析，及時調(diào)整和優(yōu)化滲透工藝要素，確保滲透檢驗質(zhì)量滿足檢驗程序及標(biāo)準(zhǔn)的要求。