指套管端塞焊縫密封性試驗(yàn)

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1、指套管端塞焊縫密封性試驗(yàn) 賴新華虞紅佳趙敏 摘要：指套管端塞焊縫，進(jìn)行外表及目視檢驗(yàn)，可發(fā)現(xiàn)存在的外表缺陷及異常，無(wú)法查找和確認(rèn)貫穿性缺陷;貫穿性缺陷的查找，現(xiàn)階段采用水壓試驗(yàn)進(jìn)行，靈敏度低下。在確定氦檢漏驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)后，利用現(xiàn)有水壓試驗(yàn)裝置，加工一定工裝，對(duì)指套管端塞焊縫進(jìn)行密封性試驗(yàn)，形成了一套標(biāo)準(zhǔn)檢漏工裝及工藝，可用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：指套管氦檢漏密封性試驗(yàn) 中圖分類號(hào)：TG115文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791〔2021〕11〔a〕-0045-03 Abstract：Referstothecasingendplugweld，surfaceandvisua

2、linspection，canfindtheexistenceofsurfacedefectsandanomalies，unabletofindandconfirmthepenetrationdefects;Atpresent，hydraulictestsareusedtofindthepenetratingdefects，andthesensitivityislow.Afterdeterminingtheacceptancestandardofheliumleakinspection，theexistinghydraulictestdeviceisusedtoprocesscertainwo

3、rkmanship，andthesealingtestoftheseamattheendofthesleeveplugiscarriedout，andasetofstandardleakinspectionworkmanshipandtechnologyisformed，whichcanbeusedforpracticalapplicationinthefield. KeyWords：Casings;Heliumleakage;Sealabilitytest 壓水堆機(jī)組啟停、裝料及正常運(yùn)行期間，為給操縱員提供在裝料、啟動(dòng)、功率運(yùn)行及停堆等反應(yīng)堆狀態(tài)下中子注量率信息，專門設(shè)置了堆芯中子通量分

4、布測(cè)量系統(tǒng)。中子通量測(cè)量系統(tǒng)主要由微型裂變室〔探測(cè)器，4或5通道〕、指套管〔38或50根〕、堆內(nèi)儀表導(dǎo)向管以及中子探測(cè)器傳動(dòng)系統(tǒng)組成【1】。 導(dǎo)向管均成“L型〞，上端與反應(yīng)堆壓力容器底部管座焊接，下端通過貫穿件與手動(dòng)閥密封組件焊接，導(dǎo)向管內(nèi)壁與一回路水直接接觸承受與壓力容器相同的壓力，是反應(yīng)堆壓力容器的延伸。 導(dǎo)向管包容著可抽出的指套管，指套管前端材質(zhì)為Z2CN18-10、指套管材質(zhì)為Z5CND17-12，兩不銹鋼部件之間采用焊接的方式進(jìn)行連接〔端塞焊縫〕，外徑為8.6mm、內(nèi)徑為5.2mm，壁厚為1.7mm，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。 為了保證指套管的密封性，防止由于指套管的破損而造成一回路冷

5、卻劑泄漏，進(jìn)而觸發(fā)“套管破損探測(cè)器〞發(fā)出警告信號(hào)，需要對(duì)指套管以及其端塞焊縫進(jìn)行相應(yīng)的密封性試驗(yàn)。 1密封性試驗(yàn)需求 反應(yīng)堆運(yùn)行期間，指套管長(zhǎng)期處于高溫高壓、輻照環(huán)境中;反應(yīng)堆卸料期間，需要將指套管從導(dǎo)向管中抽出或降低高度;反應(yīng)堆裝料完成后，需要重新將指套管從導(dǎo)向管中插入堆芯燃料組件內(nèi)。在屢次操作和運(yùn)行工況的影響下，指套管容易發(fā)生磨損，造成減薄，甚至發(fā)生斷裂，造成貫穿性泄漏。 指套管安裝前，對(duì)其端塞焊縫進(jìn)行外表及液體滲透檢驗(yàn)，以盡可能發(fā)現(xiàn)焊接過程中產(chǎn)生的外表缺陷及異常，并采用水壓試驗(yàn)的方式對(duì)指套管及其端塞密封焊縫進(jìn)行密封性試驗(yàn)，以驗(yàn)證其密封性。在役期間，由于不能精確預(yù)測(cè)指套管的磨損率，一

6、般采用渦流檢驗(yàn)的方法定期檢驗(yàn)指套管的磨損情況，以確定指套管是否存在減薄。 指套管服役前所進(jìn)行的水壓試驗(yàn)，存在靈敏度低下、平安風(fēng)險(xiǎn)高、試驗(yàn)完成后仍需對(duì)指套管進(jìn)行烘干等不利因素;在役期間所實(shí)施的渦流檢驗(yàn)，為了防止渦流檢驗(yàn)探頭屢次摩擦指套管端塞焊縫而造成損傷，其檢驗(yàn)范圍一般為指套管管口至距離指套管端塞焊縫1m處，未能實(shí)現(xiàn)對(duì)指套管的100%檢驗(yàn)以及對(duì)端塞焊縫的檢驗(yàn)。為了提高密封性試驗(yàn)的靈敏度，并對(duì)指套管進(jìn)行全面檢驗(yàn)，針對(duì)端塞焊縫開展氦檢漏試驗(yàn)，以確定一套適用檢驗(yàn)工藝。 2可行性試驗(yàn) 方法簡(jiǎn)介 氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)，是采用氦氣作為示蹤氣體，施加于泄漏部位，并通過氦質(zhì)譜檢漏儀對(duì)泄漏部位溢出的氦氣進(jìn)行探測(cè)

7、的一種檢漏技術(shù)。 氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)，是核工業(yè)應(yīng)用最為廣泛的檢漏方法。氦質(zhì)譜檢漏儀的檢漏靈敏度已達(dá)110-11Pam3/s，甚至更高，完全能夠滿足檢驗(yàn)核設(shè)備的要求。 氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)又可以簡(jiǎn)單地分為壓力法和真空法兩類。如果再細(xì)分，壓力法有充氦法、吸槍法;真空法有噴氦法、探漏盒法和氦罩法。核工業(yè)大型容器檢漏常用充氦法、探漏盒法和噴氦法;核用設(shè)備中的小容器檢漏通常選用噴氦法;核燃料原件生產(chǎn)過程中的檢漏，常用充氦法。 設(shè)想及器材 由于指套管長(zhǎng)期處于輻照的工作狀態(tài)，對(duì)指套管的密封進(jìn)行要求很高，同時(shí)其結(jié)構(gòu)非常細(xì)長(zhǎng)，類似于核燃料原件。核燃料原件必須100%的進(jìn)行氦質(zhì)譜檢漏，每根核燃料元件的允許漏率為小于

8、1.3310-9Pam3/s〔對(duì)He漏率〕，鑒于指套管的各種特殊性，故將指套管端塞焊縫的氦氣泄漏率驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)確定為≤1.3310-9Pam3/s。 在進(jìn)行試驗(yàn)工裝準(zhǔn)備時(shí)，考慮利用現(xiàn)有條件，對(duì)指套管外部進(jìn)行充氦，同時(shí)，對(duì)指套管內(nèi)部進(jìn)行抽真空，以保障現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，能夠到達(dá)-9數(shù)量級(jí)的檢漏靈敏度等級(jí)。另考慮由于指套管為細(xì)長(zhǎng)工件，對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行抽真空操作時(shí)，其末端〔端塞焊縫處〕有可能產(chǎn)生局部高真空的封閉狀態(tài)，使得即使端塞焊縫處指套管內(nèi)部即使存在從外部泄漏而來的氦氣，卻無(wú)法通過抽真空裝置到達(dá)氦質(zhì)譜檢漏儀;為了解決這一預(yù)想困難，考慮采用外徑3mm的細(xì)塑料管〔有一定強(qiáng)度〕，穿過指套管直達(dá)端塞焊縫處，另一端直接與

9、氦質(zhì)譜檢漏儀檢漏口進(jìn)行連接。為此，設(shè)計(jì)和加工了抽真空裝置見圖2、圖3。 〔1〕將真空計(jì)、校準(zhǔn)漏孔〔-9數(shù)量級(jí)〕分別安裝于抽真空裝置上，安裝完成后，將抽真空裝置與氦質(zhì)譜檢漏儀采用金屬波紋管進(jìn)行連接，系統(tǒng)連接后示意圖見圖4。 〔2〕系統(tǒng)連接后，關(guān)閉抽真空裝置上的抽氣及校驗(yàn)隔離閥，同時(shí)對(duì)與指套管打壓裝置連接端進(jìn)行封堵、對(duì)各密封部位采用真空泥進(jìn)行補(bǔ)充密封，使整個(gè)檢漏系統(tǒng)處于抽真空模式下。由于系統(tǒng)有效容積較小，直接采用氦檢漏儀進(jìn)行抽真空操作，以獲得穩(wěn)定真空度，確認(rèn)真空能夠建立后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行排氣〔翻開抽氣隔離閥〕。 〔3〕排氣完成后，重新關(guān)閉抽氣隔離閥，翻開校驗(yàn)隔離閥和校準(zhǔn)漏孔自帶閥門。完成后，

10、采用氦質(zhì)譜檢漏儀重新進(jìn)行抽真空操作，以獲得校準(zhǔn)漏孔漏率讀數(shù)，同時(shí)進(jìn)行記錄。 〔4〕按照?qǐng)D2的方式，將外徑3mm的細(xì)塑料管〔30m長(zhǎng)〕安裝于抽真空裝置內(nèi)，一端與氦質(zhì)譜檢漏儀直接連接、另一端與校準(zhǔn)漏孔直接連接。系統(tǒng)連接后示意圖見圖5。 〔5〕對(duì)加裝塑料管后的檢漏系統(tǒng)進(jìn)行抽真空操作，以獲得校準(zhǔn)漏孔漏率讀數(shù)，同時(shí)進(jìn)行記錄。 〔6〕對(duì)〔3〕步驟、〔5〕步驟所記錄的校準(zhǔn)漏孔漏率讀數(shù)進(jìn)行比較，未見明顯變化。 采用塑料管模擬狹長(zhǎng)指套管內(nèi)部抽真空氣氛，所獲得的漏孔漏率讀數(shù)與直接將漏孔安裝于抽真空裝置上所獲得的漏孔漏率讀數(shù)根本一致，驗(yàn)證了采用塑料管對(duì)指套管端塞密封焊縫部位進(jìn)行抽真空操作的可行性;同時(shí)，

11、兩種檢漏狀態(tài)下，系統(tǒng)最小可檢漏率均能滿足泄漏率驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)所要求的靈敏度等級(jí)要求。該工裝可進(jìn)一步用于實(shí)際進(jìn)行指套管端塞焊縫的密封性試驗(yàn)操作。 3端塞焊縫密封性試驗(yàn) 按照以下步驟，對(duì)指套管端塞焊縫進(jìn)行氦檢漏試驗(yàn)操作。 〔1〕測(cè)量受檢區(qū)域及環(huán)境氦本底濃度，并進(jìn)行記錄。 〔2〕從指套管外圍壓力試驗(yàn)裝置內(nèi)充入氦氣〔表壓到達(dá)0.1MPa，保壓10min〕見圖6、圖7。 〔3〕采用吸槍對(duì)指套管打壓及充氣裝置各密封、接頭部位進(jìn)行檢驗(yàn)，以排除存在的漏點(diǎn)。 〔4〕將真空計(jì)安裝于抽真空裝置上，并將抽真空裝置與指套管打壓裝置進(jìn)行連接。 〔5〕將3mm細(xì)管插入指套管內(nèi)，并直達(dá)指套管端塞焊縫部位。 〔6〕將

12、標(biāo)準(zhǔn)漏孔安裝于校驗(yàn)隔離閥上端，保持標(biāo)準(zhǔn)漏孔自帶閥門關(guān)閉。 〔7〕將抽真空裝置與氦檢漏儀連接的波紋管進(jìn)行連接〔連接示意圖見圖8〕，并關(guān)閉抽真空裝置上的“抽氣隔離閥〞，翻開“校驗(yàn)隔離閥〞。 〔8〕采用氦檢漏儀對(duì)所連接的系統(tǒng)進(jìn)行抽氣，以到達(dá)氦檢漏儀所需真空度要求〔≤10Pa〕。 〔9〕真空建立后，關(guān)閉“校驗(yàn)隔離閥〞;翻開標(biāo)準(zhǔn)漏孔自帶閥門。 〔10〕翻開“校驗(yàn)隔離閥〞，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，并記錄標(biāo)準(zhǔn)漏孔儀器讀數(shù)及響應(yīng)時(shí)間。 〔11〕系統(tǒng)標(biāo)定完成后，關(guān)閉“校驗(yàn)隔離閥〞。 〔12〕具備檢驗(yàn)條件，開始進(jìn)行檢驗(yàn)操作。 〔13〕在氦檢漏儀抽氣的整個(gè)過程中，觀察和記錄儀器讀數(shù)。 〔14〕氦檢漏完成后，

13、進(jìn)行排氣泄壓并撤除檢漏裝置。整個(gè)試驗(yàn)過程所用工器具見圖9。 4試驗(yàn)結(jié)論 按照第4節(jié)所述試驗(yàn)操作，能夠獲得滿足檢驗(yàn)要求的靈敏度，同時(shí)，所加工的工裝，安裝及操作較為簡(jiǎn)便，能夠滿足實(shí)際檢驗(yàn)要求。 設(shè)計(jì)和形成的密封性試驗(yàn)系統(tǒng)，能夠彌補(bǔ)渦流檢驗(yàn)等其他檢驗(yàn)方法在檢驗(yàn)范圍存在不可達(dá)、靈敏度不高等方面的缺欠;同時(shí)，也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，該試驗(yàn)操作僅能夠探測(cè)和發(fā)現(xiàn)已經(jīng)存在的超過一定尺寸的泄漏，對(duì)磨損、減薄一類缺陷無(wú)法進(jìn)行預(yù)判。 參考文獻(xiàn) 【1】秦山第二核電廠培訓(xùn)系列教材，320，秦山第二核電廠系統(tǒng)及運(yùn)行[Z].2000. 2021，承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)：泄漏檢測(cè)[S]. 【3】壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和建造規(guī)那么〔RCC-M2000版+2021補(bǔ)遺[Z].