李寧

摘要：在役檢查是保證核電站安全運行的主要手段之一，《核安全條例和導(dǎo)則》已經(jīng)明確規(guī)定了核電站核安全設(shè)備的役前和在役檢查相應(yīng)要求。本文首先闡述了無損檢測技術(shù)的基本要求，并進一步研究了無損檢測技術(shù)在壓水堆核電站在役檢查中的技術(shù)發(fā)展，希望能夠為我國自主核電站在役檢驗和能力驗證提供一定價值參考。

關(guān)鍵詞：壓水堆核電站;無損檢測技術(shù);在役檢查

前言：壓水堆核電站服役過程中，一些核電部件必須定期檢查和保養(yǎng)，無損檢測技術(shù)具體指在不損壞核部件的情況下，充分利用物理或化學(xué)手段，合理運用信息技術(shù)，準(zhǔn)確檢測部件的內(nèi)部和結(jié)構(gòu)表面，以確保壓水堆核電站良好穩(wěn)定運行。在許多無損檢測技術(shù)中，滲透檢測和磁粉檢測都屬于表面檢測方法，而超聲檢測技術(shù)和射線檢測屬于體積檢測法。

1無損檢測基本要求

無損檢測是產(chǎn)品質(zhì)量控制或生產(chǎn)過程控制的一種有效手段，在壓水堆核電站中，無損檢測需要結(jié)合材料和部件的特點，選擇最恰當(dāng)?shù)臋z測方法，進而確定科學(xué)合理的檢測程序，并使用與之相匹配的檢測工具，以確保無損檢測期間不會損壞部件。壓水堆核電站回路系統(tǒng)含有極強放射性物質(zhì)，因此設(shè)備一直都是處于高劑量輻照環(huán)境中。為了確保壓水堆核電站的良好穩(wěn)定運行，在設(shè)備制造和安裝時，有必要進行無損檢測。設(shè)備設(shè)計過程中，應(yīng)制定科學(xué)合理、適應(yīng)性強的技術(shù)規(guī)范，進一步明確檢測程序，確保檢測方法科學(xué)有效。在設(shè)備制造過程中，需要及時檢查原材料和零部件，以保證設(shè)備滿足使用要求。在安裝設(shè)備時，應(yīng)及時檢查安裝現(xiàn)場的適用材料。壓水堆核電站在役檢查存在一定風(fēng)險，要求相關(guān)人員在規(guī)定時間內(nèi)盡可能完成檢查工作。在檢驗標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范方面，不同壓水堆核電站需要采用差異化的檢驗標(biāo)準(zhǔn)。如秦山一期核電站主要按照美國ASME檢驗標(biāo)準(zhǔn)進行檢查，秦山二期核電站則按照法國rse-m檢驗規(guī)范執(zhí)行，嶺東核電站、臺山核電站都采用法國rse-m檢驗標(biāo)準(zhǔn)。我國壓水堆核電站在役檢驗標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范復(fù)雜多樣。核電廠將直接采購NDT通用設(shè)備，并安排擁有國家核工業(yè)無損檢測資質(zhì)的人員開展此項工作。

2壓水堆核電站在役檢查用無損檢測技術(shù)發(fā)展

2.1滲透檢測和磁粉檢查技術(shù)

相關(guān)工作人員在采用滲透檢測和磁粉檢測技術(shù)之前，通常都會先用目視檢查方法，以便從視覺上找出設(shè)備或零件表面的缺陷。當(dāng)檢驗人員靠近被檢部位時，能用肉眼初步檢查設(shè)備。如果無法直接靠近零件，可使用光學(xué)儀器和輔助設(shè)備順利完成檢測。目視檢查是壓水堆核電站應(yīng)用頻率最高的無損檢測方法之一。在進行負(fù)水壓試驗時，可觀察被檢測部件是否有滲漏或變形缺陷。壓水堆核電站進行日常在役檢查時，工作人員可以通過目測方法，及時檢測汽輪機和發(fā)電機設(shè)備相關(guān)零部件、壓力管道外部、壓力容器、輔助蒸汽鍋爐等相關(guān)部件以及主回路系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生器內(nèi)不銹鋼堆焊層、穩(wěn)壓器堆焊層等部位。滲透檢測和磁粉檢測是壓水堆核電站中較為常用的兩種表面檢測方法。滲透檢測是在毛細(xì)管原理基礎(chǔ)上發(fā)明創(chuàng)造的，能夠檢測出非金屬材料、非多孔金屬材料的承壓設(shè)備在安裝和使用中是否存在表面缺陷。這種無損檢測方法會隨著滲透劑去除方式不同，檢測類型也發(fā)生相應(yīng)變化。在進行壓水堆核電站在役檢查時，經(jīng)常采用溶劑去除型著色滲透檢測方法來檢測閥體或焊縫表面的泄漏情況。焊縫檢測范圍主要包括以下幾方面，首先，被檢測區(qū)域主要包括焊補熔敷部位和焊縫熔敷金屬，熱影響區(qū)焊縫兩側(cè)與邊緣的距離應(yīng)保持15毫米以上。其次，熱影響區(qū)密封焊縫與焊縫邊緣的距離應(yīng)保持在10毫米以上。

最后，容器、支撐以及管道之間的焊接接頭的試驗區(qū)域應(yīng)包括熔敷金屬的可觸及部分和焊縫兩側(cè)10mm的區(qū)域。如果壓水堆核電站設(shè)備的工作表面已被磁化，則應(yīng)涂上磁粉。磁粉在泄漏部位的吸附過程是一種磁粉檢測方法。無損檢測方法一般適合用在鐵磁材料承壓設(shè)備的焊接件或零件表面，但建議它檢測奧氏體不銹鋼材料，其中熒光磁粉檢測和非熒光磁粉檢測是最常見的兩種磁粉檢測方法。壓水堆核電站一般都用到大量的碳鋼和鐵磁性材料。磁粉檢測技術(shù)能夠準(zhǔn)確有效地檢測出設(shè)備表面或開口處是否存在缺陷，其檢測靈敏度遠高于滲透檢測?，F(xiàn)階段，磁粉檢測技術(shù)主要被應(yīng)用在壓水堆核電站鐵磁焊縫工作表面檢測上。

2.2超聲檢測技術(shù)

2.2.1超聲相陣控技術(shù)

超聲檢測是一種用于檢測超聲波、表征材料不足、組織結(jié)構(gòu)，專業(yè)評估材料性能的技術(shù)。壓水堆核電站具有靈敏度高、造價低、易于實現(xiàn)自動化運行等諸多優(yōu)點。另外，超聲波檢測技術(shù)具體應(yīng)用過程中，一般不會對設(shè)備造成化學(xué)污染和輻射。在壓水堆核電站中，超聲波檢測技術(shù)屬于無損檢測技術(shù)的一種，主要用于檢查壓力器焊接縫和角接焊縫的體積情況，或者用來檢查汽機部件、鍛件內(nèi)部等處。值得注意的是，在應(yīng)用超聲波檢測技術(shù)時也存在一定不足，比如過分依賴偶聯(lián)劑、探頭尺寸過大等缺陷，致使可達性明顯降低。為了有效改善傳統(tǒng)超聲波檢測技術(shù)的不足，同時達到壓水堆核電站無損檢測技術(shù)使用標(biāo)準(zhǔn)要求，隨著超聲檢測技術(shù)的不斷進步發(fā)展，人們已經(jīng)開始使用超聲相控陣控制技術(shù)，通過合理控制超聲陣列換能器中各單元，使陣列單元發(fā)射的超聲波偏轉(zhuǎn)聚焦，相位和振幅相一致。在檢測壓水堆核電站復(fù)雜工件的同時，還調(diào)整了焦距，從而大大提高了檢測靈敏度。隨著計算機技術(shù)的蓬勃發(fā)展，超聲相控陣控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空航天、核工業(yè)等工業(yè)領(lǐng)域。超聲相控陣控制技術(shù)在壓水堆核電站中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。汽輪發(fā)電機葉片結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，必須在特定環(huán)境下作業(yè)。數(shù)字信號處理技術(shù)、超聲相控陣技術(shù)以及成像技術(shù)的有效融合，可以有效防止汽輪發(fā)電機葉片在解體過程中損壞，同時此方向是壓水堆核電站在役檢查設(shè)備無損檢測的主要研究方向。

2.2.2激光超聲技術(shù)

在高能激光脈沖與材料表面相互作用時，極易出現(xiàn)熱特征區(qū)、熱應(yīng)力和超聲波。超聲波檢測能夠?qū)崿F(xiàn)檢測壓水堆核電站設(shè)備材料的效果，即激光超聲技術(shù)。相對于傳統(tǒng)的超聲檢測技術(shù)，激光超聲技術(shù)具體應(yīng)用過程中不必使用耦合劑，具有檢測精度高，速度快等諸多優(yōu)勢。隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，激光超聲技術(shù)在薄膜材料的檢測中一直保持著較高的精度，可用于曲面結(jié)構(gòu)、多層結(jié)構(gòu)等復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的檢測。此外，激光超聲技術(shù)不僅耐高溫、耐輻射而且還耐腐蝕。在此條件下，激光探測技術(shù)尚未完全引入到壓水堆核電站中，工作人員還需要結(jié)合壓水堆核電站復(fù)雜工作環(huán)境，有進一步改進激光超聲定位技術(shù)。

結(jié)束語：

總之，每種無損檢測技術(shù)都具備一定特殊適用范圍，不同檢測技術(shù)對同一缺陷的靈敏度也會有所不同。隨著技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)根據(jù)壓水堆核電站環(huán)境的特殊性，選擇適合的無損檢測技術(shù)，以保證設(shè)備的良好運行，以幫助壓水堆核電站及時解決事故安全隱患。

參考文獻：

[1]朱鐳，梁橋洪，熊京川，朱興寶.壓水堆核電站二回路的水汽質(zhì)量[J].上海電力學(xué)院學(xué)報，2006（02）：121-123+132.

[2]高飛，楊林君，潘躍龍.壓水堆核電站含氚廢水產(chǎn)生與排放[J].核化學(xué)與放射化學(xué)，2016，38（01）：52-56.

[3]孫海濤，凌禮恭，呂云鶴，盛朝陽，高晨，王臣，馬若群，張新，賈盼盼.國內(nèi)壓水堆核電站設(shè)備材料應(yīng)力腐蝕問題及安全管理[J].腐蝕科學(xué)與防護技術(shù)，2016，28（03）：283-287.

[4]呂雪峰，陸道綱，劉濱.壓水堆核電站鋯水反應(yīng)微觀機理[J].原子能科學(xué)技術(shù)，2010，44（03）：299-303.

[5]馬云飛.壓水堆核電站主泵的設(shè)計、運行和維護探究[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2019，18（02）：62-63.

[6]薛飛，余偉煒，蒙新明，王兆希，劉偉，束國剛.國產(chǎn)壓水堆核電站機組主管道疲勞裂紋擴展特性實驗研究[J].中國電機工程學(xué)報，2014，34（08）：1310-1317.