核电站乏燃料水池现场焊接接头射线检验技术

核电站乏燃料水池现场焊接接头射线检验技术

高德华

海南核电有限公司海南省昌江县572733

摘要：本文针对核电站乏燃料水池不锈钢覆面的特殊接头型式，制定特殊的X射线探伤工艺，在控制射线照相底片质量，提高工作效率等方面进行探讨。

关键词：乏燃料水池；专用型钢；胶片承载板；射线检验

1前言

核电站乏燃料水池是用来贮存乏燃料的专用设施，该水池的衬里是由4～6mm的超低碳镜面不锈钢板（牌号为00Cr19Ni10）焊接而成，其中水池池底覆面板厚度为6mm，池壁覆面板厚度为4mm，焊材采用ER316L焊丝。根据技术规格书要求，该水池所有现场密封性焊缝均需作100%射线检验。为了方便拍片，设计采用专用型钢作为拍片槽，同时专用型钢又起着衬垫板的作用，不锈钢覆面板焊接于专用型钢上，射线底片通过专用型钢交接处的开口插入到这些型钢中去，最长的焊缝有七米左右。怎样在保证照相质量的情况下，提高射线检验工作效率，是本文主要讨论的问题。

2不锈钢覆面现场焊接接头形式（见图1）

图1现场接头形式

3制作模拟试件：

为了保证在现场拍片时能够顺利进行，我们首先按照现场实际情况制作模拟试件，采用模拟试件在车间进行模拟拍片。

试件制作：用δ6mm不锈钢钢板压制成专用型钢，现场实际安装时还需要用δ6mm不锈钢钢板制作成排水通道，专用型钢焊接于排水通道内，在制作模拟试件时考虑到排水通道与射线探伤没有直接关系，为避免不必要的浪费，我们将专用型钢点固于δ3mm不锈钢钢板上。试件两端胶片入口处的开口也用δ3mm不锈钢钢板制作，试件总长度7310mm（见图2）。最后将δ6mm不锈钢覆面板对接焊于专用型钢的背面，焊接时的工艺参数与现场焊接相同。

图2模拟试件

4拍片：

4.1设备：

200EG-S3便携式X射线探伤机。

4.2胶片：

选用Kodak-AA400胶片，胶片规格为80360mm。

4.3增感屏：

选用规格为80360mm的铅箔增感屏，前后屏铅箔厚度均为0.1mm。

4.4胶片承载板：

选用δ0.75mm不锈钢板作为胶片承载板，为了便于插入和抽出，胶片承载板应约长于专用型钢通道（见图3）。

图3胶片承载板

4.5布片：

首先在不锈钢覆面板上划出布片位置，按每张底片有效透照长度为300mm划线，预先将胶片承载板从专用型钢开口处插入，注意一定要插到底部，在上开口和下开口处用计号笔于胶片承载板上划好参照标记，抽出胶片承载板，依据布片位置，在胶片承载板上划出与不锈钢覆面板相对应的位置。为了提高工作效率，我们制定了一次布片多次曝光的方案，即第一次按划线位置的奇数号布片，由于专用型钢内空间的限制，不宜选用太厚的铅板作为胶片的背散射防护铅板，经过试验，最后选用δ3mm的铅板作为背散射防护铅板。将装有射线底片的暗袋连同背散射防护铅板用透明胶带绑扎于胶片承载板上，将带有胶片的承载板插入专用型钢内，当胶片承载板进入到先前所作的参照标记位置时即停止输送。

4.6底片上的标记：

每张底片上的标记如底片编号、中心标记、搭接标记及像质计等均放在射线源一侧的不锈钢覆面板上。

4.7选择焦距：

由于是一次布片多次曝光，在选择焦距时，首先要考虑的是射线的辐射宽度，尽量减少射线对相邻胶片的影响。选用80360mm的胶片，每张胶片的有效透照长度为300mm，采用奇偶数分开布片法，即先按奇数号布片，后按偶数号布片。

则：相邻两张胶片的中心距离为：150+300+150=600mm

相邻两张胶片的端头距离为：600-1802=240mm

经试验，当焦距为600mm时，该X射线探伤机的辐射宽度为430mm，我们选取《JB/T4730.2-2005》推荐的700mm焦距。

设焦距为700mm时的辐射宽度为L，则有

600：430=700：LL=430×700/600=502mm

即：选取700mm焦距时，一次透照辐射宽度为502mm，

辐射半径为：502&pide;2=251mm

每次曝光的中心点与相邻胶片端头的距离为：600-180=420mm

射线的辐射边缘与相邻胶片端头的距离为：420-251=169mm

即：每次曝光时的X射线辐射边缘与相邻胶片的端头还有169mm的距离。所以选择700mm焦距时，每次透照时的主射线束对相邻胶片没有直接影响。

4.8几何不清晰度控制：

依据现场实际情况，算出胶片在专用型钢内最不利位置时的最大几何不清晰度：

Ug=da/F-a

式中Ug—几何不清晰度（mm）

d—射线源有效焦点尺寸（mm）

a—被检区射线入射表面至胶片距离（mm）

F—射线源至胶片距离（mm），即焦距已知：d=2mm，

a=不锈钢覆面板（6mm）+专用型钢高度（24mm）-铅板与胶片承载板厚度（4mm）=26mm

F=700mm

则Ug=226/700-26=0.077mm

几何不清晰度符合技术规格书（采用400KV以下X射线或Ir192γ射线照射时，几何不清晰度数值不得超过0.3mm）的要求。

4.9曝光参数的选择：

4.9.1管电流：所用X射线机的固定管电流为5mA。

4.9.2曝光时间：按照曝光量不得低于15mA.min的原则，由于射线探伤都是在晚上22点以后进行，为了提高工效，我们选取最低曝光量15mA.min，则曝光时间为：

15mA.min/5mA=3min

4.9.3管电压：根据工件的公称厚度在预先作好的曝光曲线上选取管电压。这里工件的公称厚度应为：

专用型钢材料厚度（6mm）+不锈钢覆面厚度（6mm）=12mm

4.10散射线的防护：

为了最大限度减少散乱射线的影响，每次曝光时，除每张底片背面用铅板对背散射进行防护外，还应对相邻两张胶片的正面进行适当屏蔽。比如在对3号片进行曝光时，对1号和5号片正面进行屏蔽。为了检测散射线对相邻胶片的影响程度，对3号片曝光后，取下未曝光的1号和5号片进行暗室处理，底片烘干后测得1号片和5号片的本底灰雾度分别为0.16和0.17，满足JB/T4730.2-2005规定的“胶片的本底灰雾度应不大于0.3”的要求。

4.11第一次布片曝光全部结束后，将胶片承载板拉出，取下已曝过光的胶片，再按偶数号进行第二次布片，重复上述曝光全过程，直至全部曝光结束。

5暗室处理：

暗室处理装片和洗片等全部手工操作，应严格执行操作规程，避免人为因素在底片上留下不可确认的影像。

结束语：

至此，乏燃料水池拍片试验全部结束，整个过程经过严格控制，底片质量符合要求。到现场实地探伤时还应注意对不锈钢覆面的保护，避免对不锈钢覆面造成表面污损。

参考文献：

［1］胡忠全.《不锈钢覆面现场焊接接头施工及射线检验》

［2］郭利峰.《焊接接头射线检验》

［3］强天鹏等.JB/T4730.2《承压设备无损检测第二部分.射线检测》

［4］李家伟等.《无损检测手册》