容器检查（共5篇）
容器检查 篇1
1 封头成形和筒身卷制
1.1 备料
1.1.1 放样、划线。
放样、划线包括展开、放样、画线、打标记等环节。筒节的划线是在钢板上划出展开图。由于钢板在卷扳机上弯卷时受辊子的碾压, 厚度会减薄, 长度会伸长, 减薄量和伸长量与卷板机的结构形式、弯卷时的冷热状态、卷制工艺和操作等因素有关。因此, 下料尺寸应比计算出来的尺寸要短一些。
1.1.2 下料。主要有以下三种下料方式:
(1) 剪切下料。机械剪切下料是广泛采用的方法, 常采用圆盘剪和龙门剪板机, 尤以龙门卷板机的应用最为广泛, 但通常只能作直线剪切, 最大剪切长度为2000~2500 mm, 厚度为32mm; (2) 冲压落料。大多用在批量生产中。冲切的料板送入模具后经过定位、预压、冲裁下料、卸料4步工序一次完成。经落料的毛坯即为半球体的圆形坯料; (3) 火炽切割。主要用于碳素结构钢相低合金结构钢的切割下料, 适用于切割厚度较大的或形状较复杂的零件的坯料。
1.2 成形
1.2.1 冲压成形。主要有以下三种冲压成形方式:
(1) 封头整体冲压成形。除了大型锻件平封头是由锻造厂供应毛坯外, 其他形式的封头, 如半球形封头、椭圆形封头等大多采用冲压成形。此外, 大直径厚壁封头瓣片、筒节瓦片, 也可冲压成形; (2) 瓦片冲压。小直径壁厚筒节, 尤其是低合金钢制筒节, 采用普通卷制成形工艺较困难, 通常采用瓦片冲压成形工艺, 此外, 压力容器中常用的厚壁弯头、加强接管、厚壁锥形过渡段等, 也大多采用瓦片冲压成形; (3) 瓣片冲压。大型封头的制造如采用整体冲压成形, 即需要大型液压机, 还需要很大的模具, 减薄量也大, 而装备的利用率又很低。所以, 可将封头分瓣压出, 再用焊接方法拼成整体。
1.2.2 卷制成形。
将钢板在卷板机上滚卷成筒节, 这是容器筒节制造的主要工艺手段。筒节的弯卷成形过程是钢板的弯曲塑性变形过程, 在卷板过程中, 钢板产生的塑性变形沿钢板厚度方向是变化的。其外圆周伸长, 内圆周缩短, 中间层保持不变。
1.2.3 旋压成形。
与冲压法相比, 旋压不受模具限制, 可以制造不同尺寸的封头和其他回转体。冲压大直径薄壁封头时的起皱及翻边问题, 采用旋压法均可解决。但旋压成形的生产率比冲压低;冷旋过程中易产生裂纹, 旋压封头的形状误差也较大。
2 总装
2.1 坡口制备。
锅炉压力容器主要承压部件的焊缝均为全焊透焊缝, 为保证焊缝质量, 坡口的制备十分重要。坡口形式内焊接工艺确定, 而坡口的尺寸精度、表面粗糙度及清洁度取决于加工方法。筒体焊缝通常采取刨边、车削加工、火焰切割等工艺手段来制备。
2.1.1 刨边机加工坡口。
常用于不锈钢、有色金属、复合板的纵环缝以及允许冷卷成形的纵环缝坡口的加工。刨边机长度一般为3~15mm, 加工厚度60~120 mm。
2.1.2 立式车床加工坡口。
对于大型厚壁、合金钢容器, 大多采用热卷、温卷成形, 其环缝坡口可在立式车床上加工完成, 其优点是加工精度高, 能保证环缝装配组对准确。
2.2 装配
2.2.1 筒节纵缝装配。
在筒节的制造过程中, 至少有一条纵缝是在卷制成形后组焊的, 由于纵缝的组装没有积累误差, 组装质量较易控制, 但若筒节的板料预弯质量不佳, 会造成纵缝棱角超差, 这时靠组装过程来控制是无能为力的, 而只能在筒节纵缝焊后校圆工序中予以修正。
2.2.2 壳体环缝的组装。环焊缝的组装比纵焊缝困难。一方面由
于制造误差, 每个筒节和封头的周长往往不同, 即直径大小有偏差;另一方面, 筒节和封头往往有一定的圆度误差。此外, 组装时还必须控制环缝的间隙, 以满足容器最终的总体尺寸要求。由于环缝组装的这种复杂性和需要大的工作量, 因此, 需要机械化的组装设备。
2.2.3 人孔、接管、支座等部件与壳体的组装。
首先要按人孔接管伸出高度及补强圈厚度在人孔接管的中心线上点焊定位筋板, 再与筒体上的开孔进行预组装。必要时用气割修正坡口处孔径, 使接管顺利装入且装配环隙适当均匀, 人孔与壳体的角焊缝小于有补强圈而使得无损检测难以实施, 该角焊缝的质量主要取决于坡口的清洁度及尺寸精度。而低劣的焊缝质量又会造成泄漏, 甚至安全隐患。
2.3 无损检测
2.3.1 原材料无损检测。
板材是制造板焊结构部件的主要材料, 其质量与冶炼过程和轧制工艺有关。外部缺陷主要有重皮、折叠、裂缝等, 内部缺陷主要有分层、夹层、层状非金属夹杂物等。这些缺陷的延伸方向与轧制方向一致, 分层与夹层大都与钢板表面平行或基本平行。故用超声波探头在轧制面上探测最为有效。
2.3.2 焊缝无损检测。
锅炉压力容器的主焊缝主要由焊条电弧焊、埋弧焊、电渣焊、气体保护焊等方法完成。常见的缺陷有气孔、夹渣、裂纹、末焊透。焊缝接头形式有对接、T形、角接、锁底等接头, 焊缝无损检测常用的方法有射线检测、超声波检测、磁粉检测和渗透检测等。
2.4 热处理
焊后热处理的目的在于, 消除焊接残余应力、冷变形应力和组装的拘束应力, 软化淬硬区, 改善组织, 尤其对合金钢, 可以改善力学性能及耐蚀性。热处理通常是以间火 (或低温退火) 的方式进行的, 即将构件加热到某一确定的温度, 保温一段时间, 然后在炉内冷却。
2.4.1 炉内整体热处理。
对于高压容器、中压反应容器和储存容器、盛装混合液化石油气的卧式储罐、移动式压力容器等应采用炉内整体热处理。热处理装置 (炉) 应配有自动记录的测温仪表, 并保证加热区内最高与最低温度之差不大于65℃。对于需要进行整体热处理的压力容器, 应安排在全部焊接工作己结束, 竣工液压试验之前进行。
2.4.2 炉内分段热处理。
对于较长的产品, 由于受炉子长度的限制, 不能进行整体热处理时, 也可以进行调头分段热处理。此时, 重叠加热长度至少为1500mm, 炉外部分应用绝热材料包覆起来, 以控制纵向温度梯度。对于更长的容器, 可分成几段制造, 各段组焊完毕, 分别进炉进行热处理, 然后再将各段用环缝组焊起来, 焊完后可对其环缝进行环带局部热处理。
2.4.3 焊缝局部热处理。
超长容器的分段制造、分段炉内热处理后, 再进行总装环缝的组装焊接。对于总装环缝只能采用环带加热局部热处理, 其加热温度和保温时间与进炉热处理相同。保温环带宽度从环缝的最大宽度边缘算起, 每侧应不小于两倍筒体壁厚。加热带以外的壳体延伸段应采用保温材料包覆起来, 以控制纵向温度梯度。
摘要：压力容器是几乎所有工业生产、科学研究和人民生活中广泛使用的一种承压设备。这些设备的使用条件相当复杂, 如高温、低温、高压等;介质特殊, 如易燃、有毒、腐蚀等;有爆炸危险。一旦发生事故, 破坏性非常大, 会给国家、企业和人民生命财产带来巨大的损失。
关键词：锅炉压力容器,质量,检查,控制
参考文献
[1]吴国强, 韩春九.锅炉压力容器制造质保体系相关问题分析[J].化学工程与装备, 2009, 10.[1]吴国强, 韩春九.锅炉压力容器制造质保体系相关问题分析[J].化学工程与装备, 2009, 10.
[2]崔勇.探讨锅炉压力容器的安全检验措施与质量监督[J].价值工程, 2010, 9.[2]崔勇.探讨锅炉压力容器的安全检验措施与质量监督[J].价值工程, 2010, 9.
容器检查 篇2
◇ 各种技术资料齐全，基本资料应有：《压力容器使用登记表》、《压力容器使用证》、注册证件、定期检验报告、质量证明书、出厂合格证、年检报告等有关技术资料。
◇ 本体外现检查：(1)压力容器的本体、接口部位、焊接接头等部件无裂纹、变形、过热、泄漏等缺陷。(2)外表面无产重腐蚀现象。(3)相邻管道或构件应无异常振动、声响，及振动
引起的相互磨擦等异常现象。
◇ 安全附件：(1)泄压防爆装置、指示装置、自控报警装置、联锁装置等安全附件济全、有效。(2)同一系统上的压力表读数应显示相同、指示灵敏、刻度清晰、铅封完整、在检验周期内使用。(3)安全阀铅封应完好，动作可靠，介质泄放点安全合理。如安全阀与本体之间装设截止阀的，运行期间必须处于正确工作位置，并加铅封。
◇ 爆破片：(1)铭牌上的工作压力及温度应能满足运行要求，安装方向合理、介质泄放必须安全。(2)爆破片单独作泄压装置的，爆破片与容器间的截止阀应处于工作状态，并加铅封。(3)爆破片与安全阀串联使用时，其间所装的压力表和截止阀二者之间不允许积存压力，截止阀打开后应无介质漏出。
◇液位计：液位计应能正确显示液面，并且有最高和最低安全液位标记。◇ 各种安全装置应定期校验、保持完好、性能可靠、记录齐全。
◇ 支承(支座)紧固螺栓应完好，且基础无位移、沉降、倾斜、开裂等缺陷。◇ 疏水、排污等排放装置布局合理、排放物对周围环境无影响。
容器检查 篇3
反应堆压力容器主管道是保证核电站一回路压力边界完整性的关键部件, 为了确保一回路压力边界完整性, 及时发现核反应堆压力容器接管焊缝材料缺损及其不良趋势, 我国核安全法规要求对上述焊缝进行全面在役检查或每隔固定周期需对接管安全端焊缝进行超声检查。
目前, 国内运行压水堆核电厂均采用接触式超声技术的大型压力容器检查装置对压力容器实施检查, 包括筒体环焊缝、筒体-接管焊缝和安全端焊缝, 尚无独立的安全端焊缝超声检查装置[1,2]。若使用大型压力容器检查装置实施接管安全端焊缝检查时, 需要大量的人力、物力, 而且检查设备占反应堆时间过长, 检查响应速度慢。鉴于此, 世界核电国家正在开发各种接管安全端超声检查装置[3]。
1 检查对象描述与环境条件分析
1.1 检查对象描述
反应堆压力容器是放置核燃料并承受高温高压的密闭容器, 是压水堆核电站中的关键设备。压力容器结构如图1所示, 反应堆压力容器接管位于反应堆压力容器上部, 与压力容器筒体焊接在一起, 同时与蒸发器主管道焊接在一起, 是反应堆一回路的压力边界, 其焊缝完整性将影响核电站正常运行。
接管超声检查在水下进行, 超声扫查方式为接触式。检查2条焊缝:接管与安全端连接焊缝 (低合金钢/奥氏体不锈钢, 异种金属焊缝) ;安全端与主管道连接焊缝 (焊缝两侧均为奥氏体不锈钢, 同种金属焊缝) 。检查区域包括焊缝金属和焊缝两侧各150 mm母材。焊缝结构示意图如图2所示。
1.2 环境条件描述
反应堆压力容器接管安全端位于RPV接管筒体段, 该区域为高辐射区, 无法实施手动超声检查。须从接管内侧实施检查, 设备定位安装位置位于换料水池近15 m深的水下。
2 接管安全端焊缝超声检查装置总体设计
2.1 检查装置机械结构设计
根据反应堆压力容器进出水接管的管道结构形式及超声检查规范要求, 检查装置机械结构为两端三脚架内部支撑, 机架布置直线、旋旋两运动轴结构。检查装置机械机构由轴向定位模块、管道支撑顶紧模块、直线扫查模块、旋转扫查模块、联接管、视频监视模块、吊装头、轴向定位指示模块组成。
机械系统安装操作如图3所示, 检查实施时, 长杆检查装置吊装头连接, 核岛环形吊车吊装长杆, 将机械装置放入水池, 检查人员操作长杆工具, 利用长杆工具将检查装置装入接管内部, 通过轴向定位模块和轴向定位指示模块确定接管安全端定位精度, 确定完超声检验扫查的坐标基准后, 管道支撑顶紧模块动作, 机械装置在管道内安装固定。长杆工具脱离机械装置, 反应堆厂房外的超声采集人员通过远程控制器遥控直线扫查模块和旋转扫查模块实现超声检查。通过视频监视模块实时监视探头托盘贴合情况及探头托盘运动情况。检查装置上布置2个超声托盘, 超声托盘沿接管径向对称分布, 保证两个托盘同时扫查记录, 缩短接管超声检查时间。超声探头在直线扫查模块伸缩气缸作用下顶紧, 伸缩气缸压力可调, 调节超声探头与被检管道表面贴合耦合情况, 探头托盘与大型反应堆压力容器检查系统通用, 保证超声检验一致性。
1.便桥2.长杆工具3.控制电缆及气管4.电气控制系统5.反应堆压力容器水池平台6.压力容器水池7.接管8.接管超声扫查工具9.压力容器
2.2 检查装置系统说明
实施检查时, 超声检查装置、控制系统等布置在反应堆厂房内, 检查人员操作长杆工具将检查设备安装在接管内, 通过终端传输装置, 厂房外控制系统、超声数据采集系统对远端实施远程遥控, 在接管内进行焊缝超声扫查。检查系统连接示意图如图4所示。超声检查系统采用多通道超声数据采集和分析系统, 与其配套的软件控制系统采用自研的通用多轴控制器和驱动器。检查装置接管安全端检查状态如图5所示。
1.浮筒2.前支腿3.中支腿4.直线运动部件5.托盘6.周向运动部件7.限位杆8.吊装机构9.筒体10.限位机构11.接管
3 主要技术研究
3.1 设备安装吊运及操作实施性研究
反应堆压力容器接管安全端焊缝距压力容器中心轴线大于3000mm, 检查装置超声扫查区间为2700~3300mm, 安全端异种焊缝距离压力容器筒壁大于1 200 mm, 检查装置在接管内的长度大于1 500 mm, 为狭长杆结构, 检查装置重心与长杆重心偏离1 m, 检查装置吊装高度要求大于15 m, 使用常规吊运方式检查装置吊运过程非常危险, 考虑检查实施困难、操作风险大等难点, 设计吊装模块、浮力调节装置。
吊装模块实现机械系统远程安全吊装, 检查装置定位安装完毕后, 长杆工具可与检查设备水下对接、脱钩等功能。吊装模块主要由吊装头、吊装铰链座、锁紧顶珠、销轴等组成, 吊装头可绕销轴在吊装铰链座内90°范围内转动, 锁紧顶珠在长杆工具脱钩时锁固吊装头。吊装模块的翻转铰链设计, 避免了由于检查工具的长杆结构, 吊装点重心不均匀, 需要额外增加吊装配重块等不足。
浮力调节装置在检查装置前端, 吊装模块在检查设备末端, 浮力调节装置采用高抗压、低吸水性的高密度浮力材料, 浮力调节装置入水前垂直向下, 水中往上的翻转力矩略大于检查装置在水下的重力下垂力矩, 保持水中平衡。该浮力可以通过改变浮块的体积或改变模块相对铰链的位置来调节, 保证检查装置在水下处于最佳安装状态。
3.2 检查装置接管轴向及周向扫查定位方法研究
超声检查需要检查装置在接管内部轴向定位和圆周方向定位, 确定记录起始点, 保证检查装置扫查范围为实际范围一致, 并能通过其他方式复查检查记录的准确性。因检查操作人员很难在15 m以上的距离操作柔性的长杆工具将检查工具准确定位在接管内部, 且保证重复定位误差在可控范围内, 需要检查装置具有自动定位功能。超声扫查基准的确定, 是该检查装置能否实施超声检查的最重要环节, 该环节决定了超声检验的定位精度、重复定位精度。
3.2.1 检查装置接管轴向扫查定位方法研究
反应堆压力容器接管与压力容器筒壁连接处相贯母线作为沿接管轴向方向定位起始基准, 以该起始基准确定接管安全端焊缝中心线距母线距离, 确定反应堆压力容器接管坐标, 该相贯母线与轴向定位指示模块接触, 轴向定位指示模块为检查装置上机械部件, 根据检查装置机械系统结构位置关系, 实现检查装置扫查轴的坐标转换到反应堆压力容器接管实际坐标关系。轴向坐标确定示意图见图6。
轴向定位模块上的回拉气缸实现检查装置在接管内部的轴向伸缩移动。在轴向伸缩移动和管道支撑顶紧模块相互作用下, 检查工具自移动进入接管内部, 直至轴向定位指示模块与基准相贯线接触停止动作。轴向定位指示模块上的水下定位指示开关与压力容器筒壁接触, 开关动作指示检查装置的伸缩移动到位。移动到位后, 轴向定位指示模块上安装的超声探头进行水深层测距, 精确测定检查装置轴向定位误差, 对轴向定位基准纠偏。
3.2.2 检查装置接管周向扫查定位方法研究
接管圆周方向扫查基准确定, 依据轴向定位指示模块上双轴倾角仪测定偏转角度, 检查工具的吊装模块翻转法线与检查工具轴线平行, 长杆工具与检查工具为刚性连接;双轴倾角仪可以测量出检查工具相对于接管轴向、接管径向上的角度偏差。按照倾角仪测量的角度偏差, 调整旋转模块周向零点, 旋转模块的周向零点在下压力容器前人工校零, 如接管安装完毕后产生的径向偏转, 可以通过控制系统调节。
上述设计解决了超声检验所需要的扫查基准难题, 使得接管安全端焊缝检查工具实施超声检查可行, 保证了超声检查结果的准确性, 为与大型压力容器检查系统相同位置超声检查数据结果的一致性提供了保障。
4 检查装置应用情况
研制的反应堆压力容器接管安全端超声检查装置各项技术指标满足接管安全端超声在役检查要求, 通过了英国验证中心的压力容器接管安全端焊缝检验技术的验证。既可适用于M310型, 也可适用于AP1000型, 为国内核电单独实施接管安全端超声检查提供了一种高效、安全的检查手段。该装置已成功完成了多个核电机组的接管安全端焊缝役前和在役超声检查工作。
5 结语
反应堆压力容器接管安全端超声检查装置的研制成功, 解决了反应堆压力容器接管安全端独立实施水下超声检验的技术难题, 满足了安全端焊缝独立实施超声检查的要求。
通过使用该安全端超声检查装置, 缩短了反应堆压力容器检查时间, 提供了快速有效的反应堆压力容器接管安全端焊缝超声检验方式, 降低了核电站运行风险。
摘要：针对反应堆压力容器接管安全端焊缝超声检查装置进行了总体结构设计, 设计的吊装机构解决了偏心吊装问题, 轴向拉伸机构提高了设备安装效率, 轴向与周向定位方法保证了超声检查定位精度与重复定位精度。该检查装置独立携带多超声托盘实施接管安全端超声检查, 能与大型压力容器检查装置并行工作, 可为压力容器接管安全端超声检查提供一种高效、安全的接管安全端焊缝超声检验方式。
关键词：反应堆压力容器,接管安全端焊缝,超声检查,检查装置
参考文献
[1]李田生, 刘志远.焊接结构现代无损检测技术[M].北京:机械工业出版社, 1999.
[2]刘坤.管道焊缝超声检测扫查器机械装置研究[D].武汉:武汉理工大学, 2002.
容器检查 篇4
对入厂材料的外观及尺寸检查的检查比例进行规定，以验证其质量符合标准、规范和订货合同的要求。2 范围
本规定适用于本厂采购材料的入厂验收。本规定与合同规定有不一致时，按较严者执行。3 检查比例 3.1 钢板
尺寸和外观，100%逐张检查。3.2 钢管 3.2.1 普通换热管
尺寸：按产号、规格、炉批号抽检1%且每炉批号不少于2根。
外观：按产号、规格、炉批号抽检2%且每炉批号不少于10根。如条件允许，应尽可能增加检查的数量。3.2.2 急冷器用内、外管
尺寸和外观，100%逐根检查。3.2.3 环管反应器用内、外管
尺寸和外观，100%逐根检查。3.2.3炉管
尺寸：按产号、规格、炉批号抽检1%且每炉批号不少于2根。
外观：按产号、规格、炉批号抽检5%且每炉批号不少于20根。如条件允许，应尽可能增加检查的数量。
3.3 锻件（含急冷器叉形锥体铸件）
3.3.1对非批量制造的如法兰、凸缘、接管、端盖等锻件，尺寸和外观，100%逐件检查。3.3.2对批量制造的如急冷器如连接件、叉形锥体等： 尺寸，叉形锥体100%逐件检查；连接件，无锡法兰及无锡宏达供货的，抽检比例按产号、规格不少于20%。其余厂家供货的，100%逐件检查，至供货质量稳定后，经评估，可降为不少于20%。
外观，100%逐件检查。3.4 封头
尺寸和外观，100%逐件检查。3.5 弯头
3.5.1 容器用弯头：尺寸和外观，100%逐件检查。3.5.2 炉管用弯头：
尺寸：按产号、规格、炉批号抽检5%且每炉批号不少于5件。
外观，100%逐件检查。3.6 膨胀节
尺寸和外观，100%逐件检查。3.7联箱
尺寸和外观，100%逐件检查。3.8 管板
尺寸和外观，100%逐件检查。3.9 紧固件
尺寸和外观，按产号、规格抽检2%且不少于2件。3.10 垫片
3.10.1八角垫、椭圆垫：
尺寸：按产号、规格抽检50%且不少于5件。如少于5件，则100%检查。外观：100%逐件检查。3.10.2 其他垫片
尺寸：按产号、规格抽检50%且不少于5件。如少于5件，则100%检查。
外观：检查比例同上。如有包装带，不需拆开包装带检查。3.11 焊材 3.11.1 焊条
尺寸和外观，按产号、规格，抽取2根检查。3.11.2 焊丝
尺寸和外观，条状焊丝，按产号、规格，抽取2根检查。盘状焊丝，按产号、规格，抽取1盘检查。3.11.3 焊剂
尺寸和外观，按产号、规格抽一袋检查。3.12 部件
尺寸和外观，100%逐件检查。3.13 其他
以抽样检验为原则，按产号、规格抽取足够的样本。4 不合格的处置
4.1 对抽样检查尺寸的，当外观检查时发现表面损伤变形的，应检查该件的尺寸。4.2 对于100%检查的项目，当发现不合格时，可挑选拒收，也可全数拒收。
4.3对于抽样检查的项目，当发现不合格时，应对其不合格项目双倍取样检验。如果合格，可予以接收；如果仍不合格，应判为不合格并拒收。5 检查记录
以上所有的检查，应记录在相应的质量记录上，作为材料入库检查的证明文件予以保存。保存期限不少于4年。
本规定自2018年9月20日起正式实施，解释权归质量部。
容器检查 篇5
压水堆核电厂反应堆压力容器顶盖控制棒驱动机构贯穿件和热电偶贯穿件 (简称顶盖贯穿件) 是一回路冷却剂系统承压边界的重要组成部分, 对于核电厂的安全运行至关重要。顶盖贯穿件通过冷装工艺穿过顶盖, 从顶盖内表面焊接, 焊缝结构呈J型 (简称J型焊缝) 。典型的压力容器顶盖见图1, 顶盖贯穿件结构见图2。世界范围内的大多数压水堆核电厂顶盖均采用该结构。
20世纪90年代以来, 部分核电厂发现顶盖贯穿件发生泄漏和裂纹, 引起了行业重点关注。2002年, 美国Davis-Besse核电厂执行反应堆压力容器上封头控制棒驱动机构 (CRDM) 超声波检查, 检查发现3号CRDM贯穿件附件有腐蚀空洞, 空洞从管座延伸18厘米, 最宽部位约15厘米, 压力容器上封头基体金属腐蚀扩展至约1厘米厚的顶盖内表面不锈钢堆焊层, 该部位由于顶盖贯穿件裂纹贯穿导致硼酸泄漏后对顶盖母材产生腐蚀。经研究, 国际上发生的核电厂压力容器顶盖降质原因主要是因为贯穿件及贯穿件与顶盖焊缝 (J型焊缝) 材质为Inconel 600合金 (焊缝为INCONEL182/82) , 该种材质抗应力腐蚀裂纹 (PWSCC) 能力较差, 容易产生腐蚀泄漏。截止2009年, 法国已全部将反应堆压力容器顶盖贯穿件更换为Inconel 690合金材质, Inconel 690合金材质具有较强的耐腐蚀性, 目前尚未有发生应力腐蚀泄漏的反馈。目前我国新建压水堆核电厂反应堆压力容器顶盖贯穿件均为改进的Inconel 690合金材质。
2 反应堆压力容器顶盖贯穿件检验技术
美国核管会 (NRC) 发布管理指令NRC Order EA-03-009要求在机组换料大修期间强制执行几种检查。每个电厂需要通过有效降质计算来进行设备的应力腐蚀裂纹 (PWSCC) 敏感性分级, 根据分级 (高、中、低) 确定了电厂需要在每次换料大修期间执行检验的项目及频度。
美国大多数压水堆核电厂对于反应堆压力容器顶盖内部检验的范围要求如下:
(1) 反应堆压力容器顶盖外表面100%目视检验 (包括每一根顶盖贯穿件360°目视检验) ;
(2) 超声和涡流检验:每一根贯穿件基体金属至少在贯穿件底部到与顶盖焊缝 (J型焊缝) 上部51mm范围 (见图2) ;
(3) 每一个贯穿件与顶盖的焊缝 (J型焊缝) 表面涡流或渗透检验;
2.1 反应堆压力容器顶盖贯穿件检验难点及技术要求
(1) 由于电厂运行后, 压力容器顶盖便成为高放射性设备, 辐射剂量高, 必须使用远程自动化设备来实施检验;现场空间狭小, 限制了设备活动范围;
(2) 自动检验装置要求定位准确, 不允许擦伤贯穿件下部喇叭口;
(3) 照明能使摄像装置在检验环境下分辨出18%本底反射率的灰度卡上至少0.8mm的黑线;
(4) 超声检验需要用去离子水耦合, 需要对耦合剂实施密封;
(5) 焊缝材质、结构复杂, 探头研制困难;
2.2 反应堆压力容器顶盖贯穿件视频检查
目前国内反应堆压力容器顶盖内表面采用视频检查系统, 从内侧检查反应堆顶盖内壁堆焊层2、管座与顶盖的焊缝3, 见图3。一旦发现裂纹、腐蚀等缺陷或发生图4所示泄漏时, 评估后认为会在顶盖产生硼结晶时需增加顶盖外表面内窥镜检查。
视频检查系统包括机械单元、控制单元、摄录单元。机械单元为摄像头在水平、垂直及旋转运动时提供足够的自由度, 确保按要求扫查到待检部位。控制单元包括计算机、接口盒、控制柜、电源、光缆及控制软件等。摄录单元包括监视器、录像机及摄像头, 显示相应视频信号。视频检验中需控制扫查速度, 一般摄像机观察点在被检表面移动速度要小于50mm/s, 扫查最大直径区域时要控制较低转速。
2.3 反应堆压力容器顶盖贯穿件套管基体金属超声、涡流检验
超声和涡流检验通过顶盖贯穿件套管内表面检验表面缺陷或裂纹。超声、涡流检验需要开发专用探头, 要求具有较高的灵敏度;需要制作参考试块、标定样管, 标定试块要与被检部件材质相同, 结构、大小、表面状态要与被检部件一样;标定试块上需要加工一定的人工伤, 作为评定缺陷的基准。超声参考试块一般加工横通孔或矩形槽, 涡流标定样管一般加工轴向条状槽、周向条状槽和模拟壁厚减薄的方形平底孔等形式的人工伤, 最小深度为0.5mm。
国外开发了一个集涡流线圈、0°超声探头和一对测量周向和轴向裂纹的TOFD探头于一体的综合性探头, 该探头还包括提供水耦合剂的软管。见图5。
该探头通过专用工具来操作控制, 专用工具见图6。该设备可以定位涡流、超声探头位置并引导探头进入CRDM贯穿管及热电偶套管内部, 并可控制探头扫查内表面待检区域。
2.4 反应堆压力容器顶盖贯穿件套管与顶盖焊缝 (J型焊缝) 表面涡流检验
涡流检验可以发现J型焊缝顶盖侧存在的表面缺陷及定位贯穿管侧缺陷可能的指示方向 (周向、轴向或体积缺陷) 。由于J型焊缝复杂的马鞍形表面几何结构, 检验需应用两种类型的探头来确保能够覆盖全部的待检区域 (顶盖侧50mm, 贯穿管侧12.5mm) 。第一种类型探头见图7, 该探头由16个涡流线圈组成的差分式涡流探头阵列, 该探头对于不同方向的线性缺陷具有一致的检验灵敏度, 根据被检部件尺寸、型面进行探头外形设计, 可直接与被检验部件形成良好的电磁耦合。第二种类型的探头 (检验贯穿管侧的焊缝区域) 是由3个涡流线圈组成的探头阵列, 安装在柔性探头架上, 能够自动调节探头与焊缝保持柔性接触, 避免了磨损焊缝表面。检验装置见图8。
3 结语
对反应堆压力容器顶盖贯穿件实施多种方法来监督其处于健康状态是保障核电厂长期安全运行的手段之一。我国压水堆核电厂主要遵循美国ASME及法国RSE-M标准, 针对该部位主要实施目视检验。美国已有针对Inconel 600合金材质的顶盖贯穿件实施检验的实例, 并给出了检验范围、检验方法等。国内秦山核电厂对顶盖贯穿件 (材质为Inconel 600合金) 实施了超声、涡流检验, 结果达到了预期目的。目前法国已有对Inconel 690合金材质的顶盖贯穿件进行涡流检验的实践, 随着后续核电厂长期运行及在役检验要求的提高, 国内对于反应堆压力容器顶盖贯穿件更高要求的检验需求也将会出现, 对国内开发更为先进的检验设备、系统具有一定的借鉴意义。
参考文献