核电站常规岛射线检测替代方案探讨

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1、核电站常规岛射线检测替代方案探讨刘晓睿　梁鹏飞　单春蕾　陈超（苏州热工研究院有限公司，江苏苏州215004）【摘要】核电站由于其特殊性，在工业安全以及辐射防护上的要求与其他地方相比要高很多，核电站常规岛的射线探伤工作除了受时间窗口的限制，在各类许可证件的办理、隔离边界的搭设、厂房的清场方面也要耗费很多人力。另外由于厂房场地的限制，很多射线探伤工作要用放射源来进行，射线探伤工作还涉及放射源的运入和运出，为了防止发生意外，还涉及到应急预案的准备。本文结合ASME案例2235，针对核电站常规岛射线探伤工作探讨了利用超声检测来替代的

2、可行性方案。.jyqkm；检测时无需做锯齿形扫查，检测效率高；配有自动或半自动扫查器同时能够全过程记录信号。鉴于TOFD检测技术的一些局限性，例如由于盲区的影响，在近表面和底面检测的可靠性不够，横向缺陷的检测比较困难等。结合常规手动和TOFD技术的优缺点，替代射线的检测方案可以主要采用TOFD检测方法，另外以常规超声和表面检测做补充，来防止由于直通波和底面盲区造成的漏检。一些标准、规范和案例对超声替代射线做了探讨，ASME案例2235对超声代替射线的条件和限制做了探讨，该案例指出，主要满足下列条件，焊缝厚度大于13mm的压力

3、容器和锅炉可以用超声检测代替射线检测：（1）超声检测的区域要能覆盖整个焊缝，当母材厚度大于200mm时，还要在焊缝两侧各加上50mm的检测区域，当母材厚度小于200mm时，超声检测除了焊缝外，还要覆盖焊缝两侧25mm（或者焊缝厚度，取两者中小的值），在满足一定的条件下，检测区域可以减小到包括热影响区及以外6mm的区域。（2）需要提供一个标准的可重复的扫查计划，内容包括探头放置位置、探头的移动方式和区域以及声束的覆盖情况、探头的角度、声束相对焊缝中心线的方向。（3）扫查计划要做成程序的形式，这个程序要满足ASME第5卷第四部分

4、的要求，程序要在对比试块上进行验证。对比试块上要包括至少三个缺陷：试块一侧的表面缺陷用来代表容器的外表面，试块一侧的表面缺陷用来代表容器的内表面，一个近表面缺陷，如果试块在超声检测的时候能够翻转，那么上面只要两个缺陷就够了。另外，该案例还对所用的仪器及人员资质做了说明。在检测数据的分析上，该案例有如下规定，在使用基于波幅检测技术时，所有超过参考基准20%的反射体的位置和波幅都要记录下来。在使用不基于波幅的检测技术时，满足以下一些情况，应该要记录缺陷的位置和长度：（1）当焊缝的厚度小于等于38mm时，所有大于3.8mm的指示都

5、要记录下来；（2）当焊缝的厚度大于38mm但是小于100mm时，所有长度大于5mm的指示都要记录下来；（3）当焊缝的厚度大于100mm时，所有长度大于0.05倍焊缝厚度或者19mm（取两者中小的那个）的指示都要记录下来。在记录下来以后，还要判断指示是属于缺陷还是工件轮廓回波。工件轮廓回波分为表面结构或者材料冶金结构引起的指示，这些显示是不需要确定指示的类型或者定量；不需要参照缺陷验收规范进行评定；需要记录指示的最大波幅的位置。工件轮廓回波要按照下列方法进行分类：利用检测程序来解释有反射波的位置；利用截面图的形式来显示反射体或

6、者表面不连续的位置，审查安装或者焊接图纸。超声数据记录和分析最后要经过超声Ⅲ级人员审核。国内标准对TOFD检测方法的应用也做了相应的规定，NB/T47013.10《衍射时差法超声检测》适用的焊接接头为全焊透式焊接接头，所用材料是碳素钢或低合金钢，工件厚度在12~400mm之间。TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》规定压力容器的对接接头应当采用射线检测或者超声检测，其中超声检测包括了衍射时差法超声检测、可记录的脉冲反射法超声检测以及不可记录的脉冲反射法超声检测，当采用不可记录的脉冲反射法超声检测时，应当

7、采用射线检测或者衍射时差法超声检测作为附加局部检测。2007年质监总局“关于进一步完善锅炉压力容器压力管道安全监察工作的通知“中规定对现场制造的厚度60mm以上的压力容器，可以采用TOFD检测方法代替射线法进行无损检测。除了TOFD技术以外，还可以考虑采用超声相控阵技术进行检测。相控阵探头晶片的激发时间可以通过软件来调节，来控制声束偏转和聚焦等特性的换能器晶片阵列。由于相控阵的探头角度是一个阵列区间，与常规超声相比，更有利于检测难以接近的部位。相控阵常见的扫查方式是非平行扫查和平行扫查，检测速度比锯齿形扫查要快得多。通过设置

8、聚焦法则，可以对工件进行高速、全方位、多角度的检测；结合偏转、聚焦的特性以及仪器自带的焊缝覆盖功能可实现对复杂结构件和盲区位置缺陷的检测。TOFD检测工件厚度至少为12mm，相控阵检测没有这个限制，因此可以用于小径管的检测。超声相控阵检测的实际应用还有很多，例如对接焊缝的检测、T型焊缝的检