指套管端塞焊縫密封性試驗

指套管端塞焊縫密封性試驗 賴新華虞紅佳趙敏摘要：指套管端塞焊縫，進行外表及目視檢驗，可發(fā)現(xiàn)存在的外表缺陷及異常，無法查找和確認貫穿性缺陷;貫穿性缺陷的查找，現(xiàn)階段采用水壓試驗進行，靈敏度低下。在確定氦檢漏驗收標準后，利用現(xiàn)有水壓試驗裝置，加工一定工裝，對指套管端塞焊縫進行密封性試驗，形成了一套標準檢漏工裝及工藝，可用于現(xiàn)場實際應用。關鍵詞：指套管氦檢漏密封性試驗中圖分類號：TG115文獻標識碼：A文章編號：1672-3791202111a-0045-03Abstract：Referstothecasingendplugweld，surfaceandvisualinspection，canfindtheexistenceofsurfacedefectsandanomalies，unabletofindandconfirmthepenetrationdefects;Atpresent，hydraulictestsareusedtofindthepenetratingdefects，andthesensitivityislow.Afterdeterminingtheacceptancestandardofheliumleakinspection，theexistinghydraulictestdeviceisusedtoprocesscertainworkmanship，andthesealingtestoftheseamattheendofthesleeveplugiscarriedout，andasetofstandardleakinspectionworkmanshipandtechnologyisformed，whichcanbeusedforpracticalapplicationinthefield.KeyWords：Casings;Heliumleakage;Sealabilitytest壓水堆機組啟停、裝料及正常運行期間，為給操縱員提供在裝料、啟動、功率運行及停堆等反應堆狀態(tài)下中子注量率信息，專門設置了堆芯中子通量分布測量系統(tǒng)。中子通量測量系統(tǒng)主要由微型裂變室探測器，4或5通道、指套管38或50根、堆內(nèi)儀表導向管以及中子探測器傳動系統(tǒng)組成【1】。導向管均成“L型，上端與反應堆壓力容器底部管座焊接，下端通過貫穿件與手動閥密封組件焊接，導向管內(nèi)壁與一回路水直接接觸承受與壓力容器相同的壓力，是反應堆壓力容器的延伸。導向管包容著可抽出的指套管，指套管前端材質為Z2CN18-10、指套管材質為Z5CND17-12，兩不銹鋼部件之間采用焊接的方式進行連接端塞焊縫，外徑為8.6mm、內(nèi)徑為5.2mm，壁厚為1.7mm，其結構如圖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卻劑泄漏，進而觸發(fā)“套管破損探測器發(fā)出警告信號，需要對指套管以及其端塞焊縫進行相應的密封性試驗。1密封性試驗需求反應堆運行期間，指套管長期處于高溫高壓、輻照環(huán)境中;反應堆卸料期間，需要將指套管從導向管中抽出或降低高度;反應堆裝料完成后，需要重新將指套管從導向管中插入堆芯燃料組件內(nèi)。在屢次操作和運行工況的影響下，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，對其端塞焊縫進行外表及液體滲透檢驗，以盡可能發(fā)現(xiàn)焊接過程中產(chǎn)生的外表缺陷及異常，并采用水壓試驗的方式對指套管及其端塞密封焊縫進行密封性試驗，以驗證其密封性。在役期間，由于不能精確預測指套管的磨損率，一般采用渦流檢驗的方法定期檢驗指套管的磨損情況，以確定指套管是否存在減薄。指套管服役前所進行的水壓試驗，存在靈敏度低下、平安風險高、試驗完成后仍需對指套管進行烘干等不利因素;在役期間所實施的渦流檢驗，為了防止渦流檢驗探頭屢次摩擦指套管端塞焊縫而造成損傷，其檢驗范圍一般為指套管管口至距離指套管端塞焊縫1m處，未能實現(xiàn)對指套管的100%檢驗以及對端塞焊縫的檢驗。為了提高密封性試驗的靈敏度，并對指套管進行全面檢驗，針對端塞焊縫開展氦檢漏試驗，以確定一套適用檢驗工藝。2可行性試驗方法簡介氦質譜檢漏技術，是采用氦氣作為示蹤氣體，施加于泄漏部位，并通過氦質譜檢漏儀對泄漏部位溢出的氦氣進行探測的一種檢漏技術。氦質譜檢漏技術，是核工業(yè)應用最為廣泛的檢漏方法。氦質譜檢漏儀的檢漏靈敏度已達110-11Pam3/s，甚至更高，完全能夠滿足檢驗核設備的要求。氦質譜檢漏技術又可以簡單地分為壓力法和真空法兩類。如果再細分，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。設想及器材由于指套管長期處于輻照的工作狀態(tài)，對指套管的密封進行要求很高，同時其結構非常細長，類似于核燃料原件。核燃料原件必須100%的進行氦質譜檢漏，每根核燃料元件的允許漏率為小于1.3310-9Pam3/s對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收標準確定為1.3310-9Pam3/s。在進行試驗工裝準備時，考慮利用現(xiàn)有條件，對指套管外部進行充氦，同時，對指套管內(nèi)部進行抽真空，以保障現(xiàn)場試驗時，能夠到達-9數(shù)量級的檢漏靈敏度等級。另考慮由于指套管為細長工件，對其內(nèi)部進行抽真空操作時，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，卻無法通過抽真空裝置到達氦質譜檢漏儀;為了解決這一預想困難，考慮采用外徑3mm的細塑料管有一定強度，穿過指套管直達端塞焊縫處，另一端直接與氦質譜檢漏儀檢漏口進行連接。為此，設計和加工了抽真空裝置見圖2、圖3。1將真空計、校準漏孔-9數(shù)量級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譜檢漏儀采用金屬波紋管進行連接，系統(tǒng)連接后示意圖見圖4。2系統(tǒng)連接后，關閉抽真空裝置上的抽氣及校驗隔離閥，同時對與指套管打壓裝置連接端進行封堵、對各密封部位采用真空泥進行補充密封，使整個檢漏系統(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行抽真空操作，以獲得穩(wěn)定真空度，確認真空能夠建立后，對系統(tǒng)進行排氣翻開抽氣隔離閥。3排氣完成后，重新關閉抽氣隔離閥，翻開校驗隔離閥和校準漏孔自帶閥門。完成后，采用氦質譜檢漏儀重新進行抽真空操作，以獲得校準漏孔漏率讀數(shù)，同時進行記錄。4按照圖2的方式，將外徑3mm的細塑料管30m長安裝于抽真空裝置內(nèi)，一端與氦質譜檢漏儀直接連接、另一端與校準漏孔直接連接。系統(tǒng)連接后示意圖見圖5。5對加裝塑料管后的檢漏系統(tǒng)進行抽真空操作，以獲得校準漏孔漏率讀數(shù)，同時進行記錄。6對3步驟、5步驟所記錄的校準漏孔漏率讀數(shù)進行比較，未見明顯變化。采用塑料管模擬狹長指套管內(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，驗證了采用塑料管對指套管端塞密封焊縫部位進行抽真空操作的可行性;同時，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收標準所要求的靈敏度等級要求。該工裝可進一步用于實際進行指套管端塞焊縫的密封性試驗操作。3端塞焊縫密封性試驗按照以下步驟，對指套管端塞焊縫進行氦檢漏試驗操作。1測量受檢區(qū)域及環(huán)境氦本底濃度，并進行記錄。2從指套管外圍壓力試驗裝置內(nèi)充入氦氣表壓到達0.1MPa，保壓10min見圖6、圖7。3采用吸槍對指套管打壓及充氣裝置各密封、接頭部位進行檢驗，以排除存在的漏點。4將真空計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行連接。5將3mm細管插入指套管內(nèi)，并直達指套管端塞焊縫部位。6將標準漏孔安裝于校驗隔離閥上端，保持標準漏孔自帶閥門關閉。7將抽真空裝置與氦檢漏儀連接的波紋管進行連接連接示意圖見圖8，并關閉抽真空裝置上的“抽氣隔離閥，翻開“校驗隔離閥。8采用氦檢漏儀對所連接的系統(tǒng)進行抽氣，以到達氦檢漏儀所需真空度要求10Pa。9真空建立后，關閉“校驗隔離閥;翻開標準漏孔自帶閥門。10翻開“校驗隔離閥，對系統(tǒng)進行標定，并記錄標準漏孔儀器讀數(shù)及響應時間。11系統(tǒng)標定完成后，關閉“校驗隔離閥。12具備檢驗條件，開始進行檢驗操作。13在氦檢漏儀抽氣的整個過程中，觀察和記錄儀器讀數(shù)。14氦檢漏完成后，進行排氣泄壓并撤除檢漏裝置。整個試驗過程所用工器具見圖9。4試驗結論按照第4節(jié)所述試驗操作，能夠獲得滿足檢驗要求的靈敏度，同時，所加工的工裝，安裝及操作較為簡便，能夠滿足實際檢驗要求。設計和形成的密封性試驗系統(tǒng)，能夠彌補渦流檢驗等其他檢驗方法在檢驗范圍存在不可達、靈敏度不高等方面的缺欠;同時，也應該認識到，該試驗操作僅能夠探測和發(fā)現(xiàn)已經(jīng)存在的超過一定尺寸的泄漏，對磨損、減薄一類缺陷無法進行預判。參考文獻【1】秦山第二核電廠培訓系列教材，320，秦山第二核電廠系統(tǒng)及運行Z.2000.2021，承壓設備無損檢測：泄漏檢測S.【3】壓水堆核島機械設備設計和建造規(guī)那么RCC-M2000版+2021補遺Z.