论文部分内容阅读
[摘 要]：针对KX乏燃料不锈钢水池拍片孔、封堵焊缝的焊接结构特点，探讨采取选用逐层渗透检测工必要性。通过对焊缝进行逐层的渗透检测，及早发现并清除焊缝层间存在的焊接缺陷，同样可确保拍片孔、封堵焊缝的焊接质量，满足标准要求。
关键词：乏燃料水池 拍片孔焊缝 逐层渗透 工艺改进
1.引言
某核电站不锈钢水池是按RCC-M2000+2002补遗“压水堆核岛机械设备设计及建造规则”为依据进行建造，按照BTS技术规格书，进行无损检测验收。
在乏燃料水池主焊缝均要100%进行目视、真空、渗透、射线无损检测。主焊缝检测完成后对拍片孔焊接封堵，封堵后由于背侧结构不可达，无法实施射线检测，设计要求对此类焊缝进行目视、泄漏、渗透检测。拍片孔焊缝是乏燃料水池焊缝组成部分之一，它四周与主焊缝焊接在一起，是主焊缝应力集中点。因此它的焊接质量至关重要，虽然它面积小，但焊接质量会影响到整个乏燃料水池整体质量。为确保后续的注水试验和使用中不问题，现场向设计提出变更增加封堵焊缝的逐层渗透检测。为了确保能有效发现并清除层间焊缝中的焊接缺陷，本文对拍片孔封堵焊缝逐层渗透检测进行专门的分析和讨论。
2 渗透检测
2.1渗透检测的优点
（1）不受被检工件磁性，形状，大小，组织结构，化学成分及缺陷位置的限制，能一次检测出各个方向的缺陷。
（2）操作简便，设备简单，环境要求不高，可在无水无电的环境下操作。
（3）迅速显示各个方向缺陷，直观，灵敏度高。
2.2渗透检测原理
渗透可以检测非多孔性材料金属和非金属表面开口性缺陷，其原理是 以毛细原理为基础。由于毛细显像渗透剂可以渗入表面开口的缺陷中去，去除表面多余的渗透液后，在表面施涂显像剂，毛细现象又可以将渗入缺陷中的渗透剂吸附出来，从而显示缺陷痕迹。
2.3毛细现象
润湿液体在毛细管中呈凹面并且上升，不润湿液体在毛细管中呈凸面并且下降的现象称为毛细现象。液体渗透检验就是利用这一现象来达到检测目的。毛细现象中液体在毛细管中上升或下降的高度可用下式来表示： 从公式中可以看出，毛细管曲率半径越小，管子越细，则上升高度越高，即润湿液体在很细的管子里上升特别显著。若毛细管曲率半径一定，则表面张力越大，润湿作用越强，液体密度越小，液体上升高度越高。
2.4渗透检测材料
2.4.1渗透检测试块
使用不锈刚镀铬辐射状裂纹试块（B型），渗透检测的灵敏度是建立在与标准试块人工缺陷检测结果比较的基础上。每次开展拍片孔封堵焊缝渗透检测前应进行灵敏度试验。
2.4.2渗透检测剂
一般情况下，灵敏度级别达到预期检验目的即可，不锈钢水池焊缝选用溶剂去除型渗透剂。现场实施渗透检测时，严格按照已批准的检测规程执行。在拍片孔预清洗时，使用棉布依次清洁擦洗，以保证被检表面不能有任何杂质，以防止影响毛细作用，如清洗不干净，表面有油污、物料等杂质，会影响检测效果。
在满足检测灵敏度的要求下，采用溶剂去除型着色渗透检测剂，渗透剂型号（WUP-T）、清洗剂型号（WUR-T）显像剂型号（WUD-T），渗透材料中氟化物小于100ppm、氯化物小于200ppm、硫化物小于200ppm。
2.5检测环境
检测时焊缝表面温度始终保持在10℃至40℃的范围内，拍片孔焊缝表面光照度不低于1000lx。
2.6渗透检测技术要点
按照BTS技术规格书要求焊缝及焊缝两侧各25mm范围内的区域都应当清洁，要求无油脂和其它影响检测结果的任何污染物。检测前用清洗剂清洗拍片孔焊缝表面，并用不起毛的布擦洗干净。
2.6.1渗透
将渗透液用毛刷均匀的刷涂在拍片孔焊缝表面上，并且保持表面润湿20分钟。
2.6.2去除多余渗透剂
先用清洁不起毛的布擦除多余的渗透液，然后用蘸有清洗剂的布顺着一个方向擦洗，擦洗时不能往复擦拭，不得用清洗剂直接喷涂在拍片孔封堵焊缝被检面上进行清洗。
2.6.3显像、观察评定和记录
喷涂显像剂时，先将显像剂摇匀，然后距离待检面300mm至400mm范围内，倾斜30°至40°的角度，沿着一个方向喷涂，显像层要薄而均匀。从显像剂的干燥过程开始就观察各种显示痕迹。为了保证显示的真实有效性，一般在30分钟以内完成观察。焊缝金属的任何显示都不允许。采用照相的方式进行缺陷记录，记录缺陷的性质、大小、位置。
3 拍片孔焊缝封堵渗透检测
3.1原拍片孔焊缝封堵检测要求介绍
乏燃料水池的拍片孔不锈钢板规格：墙面板δ=4mm+6mm（背侧槽钢），底部板δ=6mm+6mm（背侧槽钢），材质 00Cr18Ni10，焊丝材质规格为E316Lφ1.6。水池现场焊缝共由4面墙面焊缝和1面底板焊缝焊接形成，每条焊缝端头均预留拍片孔洞，便于前期射线检测悬放胶片，全部焊缝完成拍片后，对拍片孔洞口进行焊接封堵，从而形成密封的乏燃料水池。每处拍片孔背侧均与槽鋼焊接连成一体，由于其结构的特殊性（背侧不可接近），按照设计只能对拍片孔封堵缝从一侧进行VT、LT及PT无损检测。一台机组乏燃料水池墙面板共有73个拍片孔洞口，其焊缝总长度42m，底部板共有27个拍片孔洞口，焊缝总长度32m。渗透检测时不允许出现任何显示，可见对乏燃料水池焊缝检测验收质量要求严格。
3.2影响拍片孔焊缝渗透检测可靠性的因素
如此重要构件设计规格书只要求拍片孔封堵焊缝实施焊后最终渗透检测。考虑到该不锈钢水池焊缝焊接时，危险性缺陷容易出现在焊缝的根部，比如不加丝打底焊接时容易出现未熔合缺陷。第一层焊接时容易出现气孔缺陷，如果按设计要求只对焊缝最终状态进行表面渗透检测。那么焊缝根部产生的未熔合缺陷和焊接过程产生的气孔等缺陷，就不能被渗透检测发现，因此对水池拍片孔焊缝渗透检测实施工艺改进非常重要。 3.3提高拍片孔封堵焊缝渗透检测有效性的措施
3.3.1合理优化渗透检测工艺
考虑到乏燃料不锈钢水池构件的重要性，以及水池在役使用中受水的压力和重力作用影响。为保证其运行的安全可靠性，利用渗透检测能发现表面开口缺陷的优点，通过改进渗透检测工艺，采用 “逐层焊接逐层渗透检测”的工艺。拍片孔封堵板厚为4mm和6mm，焊接时通常由4道组成，第一道不加丝打底焊接，焊缝填充共2道，焊缝盖面共1道。如何改进渗透检测工艺有利缺陷检出十分重要。根据分析每道焊接可能出现的缺陷分析，由原先只进行最终焊缝1次渗透检测，优化为共分5次，逐层实施渗透检测。为了提高拍片孔焊缝整体质量，减少该焊缝内部缺陷存在，保证拍片孔焊缝内部熔敷金属的密闭性，通过以下渗透检测工艺优化。
3.3.2坡口检测
对组对前的拍片孔洞板和封堵板坡口进行渗透检测，主要检查孔洞垫板母材是否存在损伤。封堵板坡口加工打磨是否存在沟槽，坡口打磨應圆滑过渡。进行渗透检测时注意防止对孔洞内槽被渗透剂的污染，检测前应对其部位进行成品保护，采用毛刷刷涂方式施加渗透剂。
3.3.3不加丝打底焊接部位的渗透检测
拍片孔封堵板组对完成后，将对封堵板进行不加丝打底焊接。此阶段最容易出现根部未熔合缺陷，主要原因是封堵板坡口圆边过大与垫板贴合不严而造成两板间缝隙过大，或者焊接前根部存在脏物等未清除干净。未熔合是一种面积型缺陷，受水池外力作用时极易开裂，其危险性很大，因此是不允许存在的缺陷，必须返修合格后才允许进行下一道工序，检测时，采用毛刷刷涂方式施加渗透剂，检测结束后将渗透检测剂彻底去除干净，防止对后续焊接质量的影响。
3.3.4焊缝第一层焊接后渗透检测
拍片孔封堵板空摇溜底渗透检测合格后，才允许进行第一层焊接，此阶段渗透检测容易发现气孔缺陷。出现气孔缺陷主要原因是焊接填充速度太快，另外如焊接时氩气压力不足（氩气瓶压力小于1MPa）时、氩气纯度不高、氩气调节流量过大口过小。焊枪接管处漏气都有可能引起气孔缺陷出现。水池焊缝渗透检测时不允许出现气孔，此步骤出现气孔应返修清除。
3.3.5焊接第二层焊缝渗透检测
第一层焊缝渗透检测合格后，才允许进行第二层焊接，此阶段容易出现气孔和夹钨缺陷。渗透检测时容易发现气孔缺陷，而不能发现夹钨缺陷。夹钨缺陷是由于焊接过程中钨极接触到熔池中而产生，只能在焊接过程中熔池冷却前发现。这就需要焊工在焊接过程中注意观察钨极是否掉入熔池中，如发现夹钨缺陷应立即打磨去除，因此焊工在焊接过程中责任心非常重要，保证焊接质量。第二焊缝和第一焊缝检测时，采用毛刷刷涂方式施加渗透剂，检测结束后将渗透检测剂彻底去除干净，防止对后续焊接质量的影响。
3.3.6焊接第三层（盖面焊缝）检测
第二层焊缝渗透检测合格后，才允许进行第三层焊缝焊接，此时焊缝属于最终焊缝，需24小时后进行渗透检测，此阶段容易出现收弧缩孔缺陷，主要原因为焊工在焊缝盖面焊接时收弧电流调节过大或过小。
3.4拍片孔封堵焊缝渗透检测小结
通过渗透检测工艺改进对比分析，改进后的检测工艺更加对于有利于发现拍片孔封堵焊缝根部未熔合缺陷，以及焊接过程产生的气孔夹渣缺陷。通过逐层渗透，能有效检出拍片孔封堵焊缝每层焊接中产生的缺陷。使得整体焊缝具有较好密闭性，最终保证拍片孔焊缝整体质量，确保乏燃料不锈钢水池整体焊缝质量。
工程质量的好坏，不仅取决于检测技术的先进性，还取决于质量管理的水平。技术与管理两者是紧密联系的，直接或间接影响工程质量。为保证渗透检测结果的可靠性，必须建立严格的质量管理与质量保证体系，对整个检测工作内容，在质量方面作出规定。除此之外，还必须对探伤剂质量管理作出相应规定，保证试剂的有效性。
4 结束语
乏燃料水池不锈钢拍片孔的封堵焊缝，采用逐层渗透的检测工艺，有效解决了此一关键焊接部位焊缝内部缺陷不能有效检出的问题。并通过逐层渗透检测的方式，更有效的检出层间焊接过程中易于存在的根部未熔合、气孔等缺陷。从而使此部位焊缝内部质量可控，使得每道拍片孔焊缝内部致密性更好，提升了乏燃料不锈钢水池的整体焊缝质量、使其焊缝的强度增加。
此外在实施无损检测工作过程中，无损检测人员责任心强弱与技术水平高低，会很大程度地直接或间接地影响检测结果。因此，加强渗透检测人员的技能培训，提高检测人员的操作技能和责任心是提高检测可靠性的途径之一。
参考文献：
[1]胡学知.渗透检测[M].北京.中国劳动社会保障出版.2007：1-221
关键词：乏燃料水池 拍片孔焊缝 逐层渗透 工艺改进
1.引言
某核电站不锈钢水池是按RCC-M2000+2002补遗“压水堆核岛机械设备设计及建造规则”为依据进行建造，按照BTS技术规格书，进行无损检测验收。
在乏燃料水池主焊缝均要100%进行目视、真空、渗透、射线无损检测。主焊缝检测完成后对拍片孔焊接封堵，封堵后由于背侧结构不可达，无法实施射线检测，设计要求对此类焊缝进行目视、泄漏、渗透检测。拍片孔焊缝是乏燃料水池焊缝组成部分之一，它四周与主焊缝焊接在一起，是主焊缝应力集中点。因此它的焊接质量至关重要，虽然它面积小，但焊接质量会影响到整个乏燃料水池整体质量。为确保后续的注水试验和使用中不问题，现场向设计提出变更增加封堵焊缝的逐层渗透检测。为了确保能有效发现并清除层间焊缝中的焊接缺陷，本文对拍片孔封堵焊缝逐层渗透检测进行专门的分析和讨论。
2 渗透检测
2.1渗透检测的优点
（1）不受被检工件磁性，形状，大小，组织结构，化学成分及缺陷位置的限制，能一次检测出各个方向的缺陷。
（2）操作简便，设备简单，环境要求不高，可在无水无电的环境下操作。
（3）迅速显示各个方向缺陷，直观，灵敏度高。
2.2渗透检测原理
渗透可以检测非多孔性材料金属和非金属表面开口性缺陷，其原理是 以毛细原理为基础。由于毛细显像渗透剂可以渗入表面开口的缺陷中去，去除表面多余的渗透液后，在表面施涂显像剂，毛细现象又可以将渗入缺陷中的渗透剂吸附出来，从而显示缺陷痕迹。
2.3毛细现象
润湿液体在毛细管中呈凹面并且上升，不润湿液体在毛细管中呈凸面并且下降的现象称为毛细现象。液体渗透检验就是利用这一现象来达到检测目的。毛细现象中液体在毛细管中上升或下降的高度可用下式来表示： 从公式中可以看出，毛细管曲率半径越小，管子越细，则上升高度越高，即润湿液体在很细的管子里上升特别显著。若毛细管曲率半径一定，则表面张力越大，润湿作用越强，液体密度越小，液体上升高度越高。
2.4渗透检测材料
2.4.1渗透检测试块
使用不锈刚镀铬辐射状裂纹试块（B型），渗透检测的灵敏度是建立在与标准试块人工缺陷检测结果比较的基础上。每次开展拍片孔封堵焊缝渗透检测前应进行灵敏度试验。
2.4.2渗透检测剂
一般情况下，灵敏度级别达到预期检验目的即可，不锈钢水池焊缝选用溶剂去除型渗透剂。现场实施渗透检测时，严格按照已批准的检测规程执行。在拍片孔预清洗时，使用棉布依次清洁擦洗，以保证被检表面不能有任何杂质，以防止影响毛细作用，如清洗不干净，表面有油污、物料等杂质，会影响检测效果。
在满足检测灵敏度的要求下，采用溶剂去除型着色渗透检测剂，渗透剂型号（WUP-T）、清洗剂型号（WUR-T）显像剂型号（WUD-T），渗透材料中氟化物小于100ppm、氯化物小于200ppm、硫化物小于200ppm。
2.5检测环境
检测时焊缝表面温度始终保持在10℃至40℃的范围内，拍片孔焊缝表面光照度不低于1000lx。
2.6渗透检测技术要点
按照BTS技术规格书要求焊缝及焊缝两侧各25mm范围内的区域都应当清洁，要求无油脂和其它影响检测结果的任何污染物。检测前用清洗剂清洗拍片孔焊缝表面，并用不起毛的布擦洗干净。
2.6.1渗透
将渗透液用毛刷均匀的刷涂在拍片孔焊缝表面上，并且保持表面润湿20分钟。
2.6.2去除多余渗透剂
先用清洁不起毛的布擦除多余的渗透液，然后用蘸有清洗剂的布顺着一个方向擦洗，擦洗时不能往复擦拭，不得用清洗剂直接喷涂在拍片孔封堵焊缝被检面上进行清洗。
2.6.3显像、观察评定和记录
喷涂显像剂时，先将显像剂摇匀，然后距离待检面300mm至400mm范围内，倾斜30°至40°的角度，沿着一个方向喷涂，显像层要薄而均匀。从显像剂的干燥过程开始就观察各种显示痕迹。为了保证显示的真实有效性，一般在30分钟以内完成观察。焊缝金属的任何显示都不允许。采用照相的方式进行缺陷记录，记录缺陷的性质、大小、位置。
3 拍片孔焊缝封堵渗透检测
3.1原拍片孔焊缝封堵检测要求介绍
乏燃料水池的拍片孔不锈钢板规格：墙面板δ=4mm+6mm（背侧槽钢），底部板δ=6mm+6mm（背侧槽钢），材质 00Cr18Ni10，焊丝材质规格为E316Lφ1.6。水池现场焊缝共由4面墙面焊缝和1面底板焊缝焊接形成，每条焊缝端头均预留拍片孔洞，便于前期射线检测悬放胶片，全部焊缝完成拍片后，对拍片孔洞口进行焊接封堵，从而形成密封的乏燃料水池。每处拍片孔背侧均与槽鋼焊接连成一体，由于其结构的特殊性（背侧不可接近），按照设计只能对拍片孔封堵缝从一侧进行VT、LT及PT无损检测。一台机组乏燃料水池墙面板共有73个拍片孔洞口，其焊缝总长度42m，底部板共有27个拍片孔洞口，焊缝总长度32m。渗透检测时不允许出现任何显示，可见对乏燃料水池焊缝检测验收质量要求严格。
3.2影响拍片孔焊缝渗透检测可靠性的因素
如此重要构件设计规格书只要求拍片孔封堵焊缝实施焊后最终渗透检测。考虑到该不锈钢水池焊缝焊接时，危险性缺陷容易出现在焊缝的根部，比如不加丝打底焊接时容易出现未熔合缺陷。第一层焊接时容易出现气孔缺陷，如果按设计要求只对焊缝最终状态进行表面渗透检测。那么焊缝根部产生的未熔合缺陷和焊接过程产生的气孔等缺陷，就不能被渗透检测发现，因此对水池拍片孔焊缝渗透检测实施工艺改进非常重要。 3.3提高拍片孔封堵焊缝渗透检测有效性的措施
3.3.1合理优化渗透检测工艺
考虑到乏燃料不锈钢水池构件的重要性，以及水池在役使用中受水的压力和重力作用影响。为保证其运行的安全可靠性，利用渗透检测能发现表面开口缺陷的优点，通过改进渗透检测工艺，采用 “逐层焊接逐层渗透检测”的工艺。拍片孔封堵板厚为4mm和6mm，焊接时通常由4道组成，第一道不加丝打底焊接，焊缝填充共2道，焊缝盖面共1道。如何改进渗透检测工艺有利缺陷检出十分重要。根据分析每道焊接可能出现的缺陷分析，由原先只进行最终焊缝1次渗透检测，优化为共分5次，逐层实施渗透检测。为了提高拍片孔焊缝整体质量，减少该焊缝内部缺陷存在，保证拍片孔焊缝内部熔敷金属的密闭性，通过以下渗透检测工艺优化。
3.3.2坡口检测
对组对前的拍片孔洞板和封堵板坡口进行渗透检测，主要检查孔洞垫板母材是否存在损伤。封堵板坡口加工打磨是否存在沟槽，坡口打磨應圆滑过渡。进行渗透检测时注意防止对孔洞内槽被渗透剂的污染，检测前应对其部位进行成品保护，采用毛刷刷涂方式施加渗透剂。
3.3.3不加丝打底焊接部位的渗透检测
拍片孔封堵板组对完成后，将对封堵板进行不加丝打底焊接。此阶段最容易出现根部未熔合缺陷，主要原因是封堵板坡口圆边过大与垫板贴合不严而造成两板间缝隙过大，或者焊接前根部存在脏物等未清除干净。未熔合是一种面积型缺陷，受水池外力作用时极易开裂，其危险性很大，因此是不允许存在的缺陷，必须返修合格后才允许进行下一道工序，检测时，采用毛刷刷涂方式施加渗透剂，检测结束后将渗透检测剂彻底去除干净，防止对后续焊接质量的影响。
3.3.4焊缝第一层焊接后渗透检测
拍片孔封堵板空摇溜底渗透检测合格后，才允许进行第一层焊接，此阶段渗透检测容易发现气孔缺陷。出现气孔缺陷主要原因是焊接填充速度太快，另外如焊接时氩气压力不足（氩气瓶压力小于1MPa）时、氩气纯度不高、氩气调节流量过大口过小。焊枪接管处漏气都有可能引起气孔缺陷出现。水池焊缝渗透检测时不允许出现气孔，此步骤出现气孔应返修清除。
3.3.5焊接第二层焊缝渗透检测
第一层焊缝渗透检测合格后，才允许进行第二层焊接，此阶段容易出现气孔和夹钨缺陷。渗透检测时容易发现气孔缺陷，而不能发现夹钨缺陷。夹钨缺陷是由于焊接过程中钨极接触到熔池中而产生，只能在焊接过程中熔池冷却前发现。这就需要焊工在焊接过程中注意观察钨极是否掉入熔池中，如发现夹钨缺陷应立即打磨去除，因此焊工在焊接过程中责任心非常重要，保证焊接质量。第二焊缝和第一焊缝检测时，采用毛刷刷涂方式施加渗透剂，检测结束后将渗透检测剂彻底去除干净，防止对后续焊接质量的影响。
3.3.6焊接第三层（盖面焊缝）检测
第二层焊缝渗透检测合格后，才允许进行第三层焊缝焊接，此时焊缝属于最终焊缝，需24小时后进行渗透检测，此阶段容易出现收弧缩孔缺陷，主要原因为焊工在焊缝盖面焊接时收弧电流调节过大或过小。
3.4拍片孔封堵焊缝渗透检测小结
通过渗透检测工艺改进对比分析，改进后的检测工艺更加对于有利于发现拍片孔封堵焊缝根部未熔合缺陷，以及焊接过程产生的气孔夹渣缺陷。通过逐层渗透，能有效检出拍片孔封堵焊缝每层焊接中产生的缺陷。使得整体焊缝具有较好密闭性，最终保证拍片孔焊缝整体质量，确保乏燃料不锈钢水池整体焊缝质量。
工程质量的好坏，不仅取决于检测技术的先进性，还取决于质量管理的水平。技术与管理两者是紧密联系的，直接或间接影响工程质量。为保证渗透检测结果的可靠性，必须建立严格的质量管理与质量保证体系，对整个检测工作内容，在质量方面作出规定。除此之外，还必须对探伤剂质量管理作出相应规定，保证试剂的有效性。
4 结束语
乏燃料水池不锈钢拍片孔的封堵焊缝，采用逐层渗透的检测工艺，有效解决了此一关键焊接部位焊缝内部缺陷不能有效检出的问题。并通过逐层渗透检测的方式，更有效的检出层间焊接过程中易于存在的根部未熔合、气孔等缺陷。从而使此部位焊缝内部质量可控，使得每道拍片孔焊缝内部致密性更好，提升了乏燃料不锈钢水池的整体焊缝质量、使其焊缝的强度增加。
此外在实施无损检测工作过程中，无损检测人员责任心强弱与技术水平高低，会很大程度地直接或间接地影响检测结果。因此，加强渗透检测人员的技能培训，提高检测人员的操作技能和责任心是提高检测可靠性的途径之一。
参考文献：
[1]胡学知.渗透检测[M].北京.中国劳动社会保障出版.2007：1-221