超聲波檢測在主泵支承中的應用

張加平 屈東東

摘要：隨著人類社會的發(fā)展，核能已經(jīng)成為人類生活的重要低碳能源，在進行核電建造過程中核安全就要體現(xiàn)在設備質(zhì)量和工程質(zhì)量上，在進行設備質(zhì)量監(jiān)管和監(jiān)控時無損檢測就是一個重要手段，在無損檢測中超聲檢測手段又是無損檢測中非常普遍的一個檢測方法，在本文主要以超聲波檢測在主泵支承制造過程中的應用進行探究。

關鍵詞：核能;低碳能源;超聲波檢測;主泵支承

1主泵支承的基本組成

主泵作為一回路的關鍵設備，其組成是由主泵本體、垂直支承、橫向支承等部件組成，每個部件都起著至關重要的功能和作用。1.1設備描述

主泵支承位于反應堆廠房主泵隔間，由垂直支承和橫向支承組成，用于在各種工況下支承主泵。

當反應堆正常運行時，垂直支承從冷態(tài)下的傾斜狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊釕B(tài)下的垂直狀態(tài)，起穩(wěn)定的支承作用;在發(fā)生地震或主管道斷裂事故時，垂直支承承受由地震等引起的垂直方向載荷，保證主回路系統(tǒng)和設備的完整性。

當反應堆正常運行時，橫向支承允許由主管熱膨脹引起的主泵移動;在發(fā)生地震或主管道斷裂事故時承受主泵水平方向的沖擊載荷，并限制主泵的移動，保證主回路系統(tǒng)和設備的完整性。

1.2垂直支承

垂直支承由支腿和支腿錨固組件組成，支腿兩端的座套中裝有球鉸，以實現(xiàn)主泵的自由位移，支腿的上端同過螺柱與泵殼支耳連接，下端通過錨固螺柱與預埋的混凝土結(jié)構(gòu)連接。

垂直支承中支腿和錨固拉桿為安全等級LS級，抗震類別為1Ⅰ類，規(guī)范級別RCC-MH冊S1級，質(zhì)保等級為Q1級;支腿錨固件和上基座板為安全等級NC級，抗震類型為NO類，規(guī)范級別NA，質(zhì)保等級為QNCa級。

1.3橫向支承

橫向支承由阻尼器和阻尼器錨固框架組件組成，三個阻尼器在水平方向與泵殼的三個支耳相連，另一端通過錨固螺柱與預埋在混凝土結(jié)構(gòu)中的錨固件連接。

在核安全以及制造等級等方面與垂直支承相同，在使用時和主泵垂直支承進行配合與連接使用，起到穩(wěn)固主泵本體的作用。

以上各部件在設備廠家進行生產(chǎn)制造時會用到大量無損檢測，其中使用最多的就是超聲波檢測、射線檢測、滲透檢測、磁粉檢測等，均是用來確保設備質(zhì)量的重要檢測手段[1]。

2超聲波儀器校準

超聲波設備是電子和聲學設備，內(nèi)部電子零部件比較繁雜，但是隨著氣候、溫度、濕度、使用頻率等，都會對設備的準確性和完整性產(chǎn)生影響，因此在使用前需要校準。

無損檢測前需要對超聲波設備進行校驗，需要校驗的項有儀器的水平線性、垂直線性、靈敏度余量、盲區(qū)等校驗情況。2.1水平線性

依據(jù)NB/T47013可以得知水平線性的差值不大于1%，如下即為水平線性的校驗方法和步驟;

①將直探頭置于CSK-IA上，對準25mm厚的大平底面，使顯示屏上出現(xiàn)多次底面反射波。

②調(diào)微調(diào)、水平或脈沖位移等旋鈕，使屏幕上出現(xiàn)五次底面波B1到B5，且使B1對準2.0，B5對準10.0。

③觀察和記錄與水平刻度值4.0、6.0、8.0的偏差值a2、a3、a4。

④然后找出a2、a3、a4最大的一個，進行計算得出水平誤差值，最后得到的值與1%作比較，小于等于即為合格，反之不合格。

2.2垂直線性

在進行垂直線性誤差的測量時基本按照以下進行校驗。

①直探頭通過耦合劑放于CSK-IA試塊上，對準25mm底面，這時使其受力均勻，形成穩(wěn)定的回波。

②這時調(diào)節(jié)儀器使某次回波顯示在示波屏中間，并達到滿刻度100%，記下這時的dB值。

③調(diào)節(jié)儀器使波每次降低2dB，記錄這時的波高。

④通過實測來算出偏差值。

⑤算出最大正偏差和最大負偏差以后代入下式進行計算，計算完成后，與5%進行比較，小于等于即為合格，反之則為不合格。

2.3靈敏度余量

直探頭和儀器組合靈敏度余量的測試

①將儀器和直探頭連接好后，使探頭懸空，調(diào)節(jié)增益使電噪聲電平小于等于10%，記下此時增益的N1dB值。

②將探頭對準CS-2試塊200mm聲程處的Ф2mm平底孔，調(diào)節(jié)增益使Ф2mm平底孔回波高度為50%，記下此時增益讀書N2dB，則可以得到儀器和探頭的靈敏度余量N為。

2.4遠程分辨力

斜探頭和儀器分辨力的測定

①斜探頭置于試塊CSK-IAФ50mm、Ф44mm、Ф40mm三孔階梯，在示波器上出現(xiàn)三個發(fā)射波。

②平行移動探頭并調(diào)節(jié)儀器，使Ф50mm、Ф44mm回波等高，其波峰為h1，波谷為h2，則分辨力為：

3利用超聲波對主泵支承的檢測

在進行主泵支承環(huán)焊縫進行超聲波檢測時需要檢查工件表面質(zhì)量情況，為了不影響探傷的結(jié)果，需要去除表面凹坑、麻點、松動的氧化皮以及油漆等影響檢測結(jié)果的異物，且不能有影響探頭移動的物質(zhì)。

3.1焊縫類型分析

焊接接頭形式多種多樣，在常見的焊接中有對接焊縫、T型焊縫、L型焊縫、十字型焊縫等焊縫形式，詳細見下圖1。

如上圖所示按照不同的焊縫形式，選擇不同的探頭規(guī)格和探頭類型，進而更好的進行超聲波探傷工序，檢測范圍需要覆蓋焊縫的全部體積，盡最大增大可能檢出焊縫內(nèi)部缺陷，從而更好地控制設備質(zhì)量。

3.2檢驗區(qū)域

在進行焊縫檢查時，需要將焊縫的所有體積進行全部掃查，在掃查的過程使用直探頭和斜探頭進行焊縫體積全覆蓋，這樣最大程度減少缺陷的漏探的情況存在，從而更好的保證主泵支承的質(zhì)量。

3.3信號的判斷

當發(fā)現(xiàn)有缺陷回波以后，先將探頭放在缺陷顯示的最大回波處，然后根據(jù)推測的缺陷取向，使探頭平行于這個方向來回移動，當探頭達到回波衰減的50%（-6dB）時，用探頭的初始位置到移動位置之間的最大距離表示缺陷的指示長度，這一尺寸是以探頭中心為基準測量獲得。

對于缺陷顯示大于或者等于50%基準波高（DAC）時需作記錄，記錄其與基準波高（DAC）的百分比和指示長度，記錄需真實和準確，可以在后期設備的運行中進行缺陷的定檢，以免缺陷在設備運行中擴大，對設備和人員造成不必要的損失。

3.4缺陷處理

在發(fā)現(xiàn)缺陷時只能確定是否為超標缺陷，不能給缺陷定性這是超聲波探傷不足之處，對主泵支承焊縫進行探傷時發(fā)現(xiàn)的缺陷，后期將缺陷進行挖補處理，在挖補時將缺陷進行現(xiàn)場取證和進行分析，避免缺陷處理不干凈情況存在。

4超聲波檢測的優(yōu)點分析

超聲波檢測時主要是檢測設備內(nèi)部和體積缺陷，此種檢測與射線檢測類似，都是對設備內(nèi)部缺陷進行檢驗，可是在檢驗缺陷時各有所長，面對不同的設備和環(huán)境選擇更加合適的檢測方法是很必要的[2]。

首先是在進行設備探傷前需要了解檢驗設備材料類型，在鋼板進行檢驗時優(yōu)先選擇超聲波檢測，因為在鋼板出現(xiàn)的缺陷大部分都是和鋼板上下表面平行的缺陷，這種缺陷超聲波的檢出率高于射線檢測。

其次對于大型設備，設備檢驗超厚情況時，優(yōu)先選用超聲波檢測進行，因為對此類設備檢驗時，超聲波沒有厚度的要求，但是在較厚的設備進行射線檢測時射線無法穿透。

最后利用超聲波進行探傷時，可以不考慮環(huán)境的影響，在高空也是便于攜帶，在野外也不需要考慮電源問題高效方便。

5總結(jié)

在核電設備中大量的使用超聲波檢測，既能夠保障核設備安全性，又能夠提高無損檢測效率，對核電設備盡可能的做到“零”缺陷出廠的目標，保障設備能夠安全、穩(wěn)定、可靠運行起到不可替代的作用。

參考文獻：

[1]閻長周.承壓設備無損檢測第3部分超聲波檢測[J].2015（09）：94-137

[2]鄭暉.林樹青.超聲波檢測[J].2008（05）：300-305