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基于超声检测技术在蒸汽发生器特殊结构中的应用和探讨
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2017 电力科技管理论坛 274 基于超声检测技术在蒸汽发生器特殊结构 中的应用和探讨 中核辽宁核电有限公司,翟国尧、李思锐 摘 要:随着核电工业的迅猛发展,核电站的运行安全问题成为了难点与焦点。蒸汽发生器作为核电站非常重要的 组成部分,如何使其安全稳定的运行至关重要。通过 M310 机组对比,AP1000 核电主设备因具有复杂的结构,对无损检测 技术的要求存在一定的局限性和特殊性。本文根据蒸汽发生器在加工制作的过程中可能出现的质量问题的关键部分,通 过使超声检测的方式对其展开无损检测,剖析适用于蒸发器的检测方法。 关键词:蒸汽发生器;超声检测;结构设计 AP1000 三代核电主设备由美国西屋公司设计, 设备的无损检测主要按 ASME(美国机械工程学会) 第 V 卷和第Ⅺ卷执行,但由于三代核电主设备特殊 的结构设计和检测规定,一方面,针对扫查范围广、 设备壁厚大等问题,传统的针对单一材料和结构的 超声检测方案己无法满足要求 [1];另一方面,因结构 原因导致对无损检测人员的经验和企业质量管理能 力上有了更高的要求,面目前国内的核电制造企业 在人员、质量管理经验上还显得比较薄弱。在此探 讨了超声检测技术在三代核电运用领导中的技术疑 点,通过案例分析找到符合三代核电无损检测标准 的超声检测评定方案。 1 案例分析 在蒸汽发生器的生产制造过程中,利用超声检 测也是一个重要方法。超声检测的检测范围广泛, 除了主环缝、筒体焊缝以及接管和安全端的连接焊 缝等常规焊缝外,还包括不锈钢堆焊焊缝等。一般 超声检测在焊缝成形后进行一次检测,在热处理后 再进行一次一种角度探头的检测。 在三代核电一回路的主设备中,作为一、二回 路热量转换的临界设备蒸汽发生器,具有结构复杂, 焊缝多,无损检测难度大等特点,在进行这一典型 设备的制造过程中,曾发生过因结构原因面导致的 无损检测争议事件,这一事件引发了无损检测专业 人员的讨论 [2]。 三代核电蒸汽发生器由上下组件构成,其中下 组件包括管束组件、下封头、管板、水室隔板和补 板,在下封头水室隔板焊接中存在补板的焊接结构, 补板材料和厚度与隔板相同,在结构上与水室隔板 焊接后连成整体,将水室封头分隔成热段和冷段。 蒸汽发生器的补板为厚度 76.2mm, 长 201. 5mm, 宽 227 mm 的镍基 690 材料,在结构上,它通过焊接 分别与下封头、蒸发器水室隔板、管板一次侧相连 接,面与之接触的蒸发器下封头内壁和管板一次侧 表面, 分别堆焊有 308L 二奥氏体不锈钢隔离层和 690 镍基合金堆焊层;由于水室隔板处于封头内部,隔 板补板的焊接必须在密闭的空间内进行,因此,其 焊接时的拘束较大,应力状态复杂,焊接过程中容 易因焊接变形及热应力影响面引起相邻堆焊层发生 剥离现象。因此,根据美国西屋设计规范的要求, 需要在完成补板焊接后增加封头外围的无损检测, 以扫查补板焊缝及邻近下封头堆焊层的层间剥离情 况。 根据美国西屋设计规范的规定,隔板补板焊后 无损检测要求及验收标准为 [3-4]:①为确保堆焊层与 母材结合的完整性,补板焊接后应采用直波法对补

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