楊勇　鞏希德　夏中杰

【摘 要】AP1000核電機(jī)組是目前國際上先進(jìn)的第三代核電機(jī)組，按照ASME規(guī)范要求，核級設(shè)備（例如：蒸發(fā)發(fā)生器等）的焊縫需要進(jìn)行超聲檢驗(yàn)，而這類焊縫均有厚壁較厚等特點(diǎn)。目前，在國內(nèi)均使用常規(guī)手動超聲方式進(jìn)行檢驗(yàn)，效率相對較低，為高效完成檢驗(yàn)，可采用自動化設(shè)備一次搭載多個常規(guī)超聲探頭同時(shí)進(jìn)行掃查，形成可存儲的數(shù)據(jù)以便離線分析。本文通過研究和試驗(yàn)驗(yàn)證，形成了一套適用于AP1000核級主設(shè)備厚壁焊縫的常規(guī)超聲自動檢驗(yàn)方法。

【關(guān)鍵詞】AP1000；核級主設(shè)備；厚壁焊縫；常規(guī)超聲自動檢驗(yàn)

中圖分類號： TG441.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）11-0007-004

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.11.003

【Abstract】AP1000 nuclear power unit is the advanced third generation nuclear power unit in the world.According to the requirements of the ASME specification， the weld of nuclear grade equipment（such as evaporation generator，etc.） needs ultrasonic inspection，and the thick wall of this kind of weld has the characteristics of thick wall.At present，the conventional manual ultrasonic method is used in domestic inspection，the efficiency is relatively low.In order to complete the high efficiency test，a number of conventional ultrasonic probes can be carried by automatic equipment at the same time to scan it at the same time，and the data can be stored for off-line analysis.Through research and experimental verification，a set of conventional ultrasonic automatic inspection method for thick wall welds of AP1000 nuclear grade main equipment has been formed.

【Key words】AP1000；Nuclear class main equipment；Thick wall welds；Automatic ultrasonic examination

1 引言

根據(jù)ASME規(guī)范，AP1000型核電站核級主設(shè)備筒體焊縫需要進(jìn)行超聲檢驗(yàn)，由于焊縫位于核一回路壓力邊界，一般厚壁都較厚。國內(nèi)對于現(xiàn)有此類厚壁焊縫的超聲檢驗(yàn)都采用了常規(guī)單晶超聲探頭人工手動方式進(jìn)行，但其檢驗(yàn)結(jié)果卻容易受到人因因素的影響。同時(shí)，手動超聲面臨著無法進(jìn)行檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄和無法數(shù)據(jù)離線分析的問題，不利于缺陷的查看和分析。

自動超聲檢驗(yàn)已成為了當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的趨勢[1]，越來越多地應(yīng)用于核電相關(guān)無損檢測行業(yè)[2]，可存儲的數(shù)據(jù)對于檢驗(yàn)過程的把控也變得更加容易。但自動超聲檢驗(yàn)需要針對特定的受檢對象進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)，其成本投入相對較大。目前國內(nèi)外不管是制造階段還是役檢階段，一般仍采用手動方式進(jìn)行，尚無相關(guān)從大型設(shè)備外壁進(jìn)行自動檢驗(yàn)信息和經(jīng)驗(yàn)。

2 設(shè)備厚壁焊縫常規(guī)超聲自動檢驗(yàn)技術(shù)

2.1 檢測對象介紹

本文選取AP1000核電機(jī)組核級主設(shè)備厚壁焊縫中壁厚最厚且內(nèi)壁帶有堆焊層的蒸汽發(fā)生器下封頭與管板連接焊縫（核安全1級）作為相控陣超聲檢驗(yàn)技術(shù)的研究對象。焊縫基本信息：母材材料為SA508 GR3 CL2，規(guī)格尺寸：3979.6mm×（基體金屬254mm+堆焊層5.9mm）。

2.2 超聲技術(shù)能力驗(yàn)證要求

核級主設(shè)備厚壁焊縫不屬于特殊驗(yàn)證項(xiàng)目，其超聲檢驗(yàn)驗(yàn)證要求將參考ASME規(guī)范XI卷規(guī)定性附錄VIII的反應(yīng)堆壓力容器的筒體焊縫要求進(jìn)行。

2.3 自動機(jī)械和控制系統(tǒng)的要求

參考核電中管道自動檢驗(yàn)的機(jī)械和控制要求，考慮到核級主設(shè)備的特點(diǎn)，自動機(jī)械和控制的要求如下：

1、掃查裝置應(yīng)有兩個運(yùn)動軸，能夠?qū)崿F(xiàn)從設(shè)備外表面對焊縫進(jìn)行軸向和周向掃查。

2、各掃查軸在運(yùn)動過程中，不能出現(xiàn)打滑和晃動現(xiàn)象，運(yùn)動過程中應(yīng)有良好的位置重復(fù)性。

3、各掃查軸的定位精度和重復(fù)定位精度小于±5mm。

2.4 難點(diǎn)分析

2.4.1 超聲檢驗(yàn)難點(diǎn)分析

1、厚度大會造成的聲束傳播路徑長，超聲信號噪聲隨之加大，使得缺陷的分析變得困難。

2、檢測對象的底面堆焊層會使得底面缺陷信號弱，進(jìn)行平面型缺陷高度定量時(shí)存在容易造成偏差較大或是無法有效定量的情況。

2.4.2 機(jī)械裝置和控制系統(tǒng)難點(diǎn)分析

1、設(shè)備直徑大，為能夠進(jìn)行不間斷掃查，裝置軌道的尺寸需設(shè)計(jì)較長，對現(xiàn)場設(shè)備快速安裝是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

2、檢驗(yàn)對象周圍空間情況復(fù)雜，要兼顧到不同直徑設(shè)備上受檢對象的運(yùn)動需求特點(diǎn)，需要掃查裝置盡量的靈活以適應(yīng)不同的工況。