EPR核电厂CRDM耐压壳焊缝缺陷信号分析

Defects Analysis of CRDM Weld in EPR Nuclear Power Plants

摘要: 核电厂控制棒驱动机构（CRDM）长期处于高温、高压和高辐射环境中，其耐压壳异种金属焊缝容易出现裂纹等缺陷，是大修期间在役检查的关注重点。针对该焊缝役前超声检查中发现的疑似缺陷显示，通过补充目视、射线、超声相控阵和破坏性试验，验证了此类显示信号为不完全再结晶的奥氏体硬化晶粒造成的冶金显示，不影响耐压壳焊缝的质量，并总结了核电厂核岛设备超声疑似缺陷信号分析验证的方法。
- 超声检查 /
- CRDM耐压壳 /
- 缺陷分析 /
- 冶金显示
Abstract: The control rod drive mechanism (CRDM) pressure housing in nuclear power plants is subjected to high temperature, high pressure and high radiation. The pressure housing welds is prone to crack defects, which is the focus of the in-service inspection during the overhaul. In view of the suspected defects found by Ultrasonic inspection in the pre-service inspection, supplement nondestructive test and destructive test were implemented. The results proved that the indications were metallurgical indications caused by the austenitic hardened grain with incomplete recrystallization, which is without effect on the quality of the welds. The methods of signal analysis for suspected defects were summarized.
- Ultrasonic inspection /
- CRDM pressure housing /
- Defect analysis /
- Metallurgical indication

图 1 焊缝检查范围示意图 mm

Figure 1. Schematic Diagram of Inspection Area

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图 2 检查方式示意图（单位：mm）

L—超声纵波

Figure 2. Schematic Diagram of Inspection Plan

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图 3 典型显示信号示意图

Figure 3. Schematic Diagram of Typical Indications

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图 4 轴向0°和周向45°C扫描检查结果

Figure 4. Axial 0° and Circumferential 45° C-Scan Results

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图 5 金相试验结果

Figure 5. Metallographic Examination Results

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图 6 信号分析逻辑图

Figure 6. Indication Analysis Logic Diagram

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表 1 超声检查工艺

Table 1. Ultrasonic Inspection Process

序号	探头类型	频率/MHz	角度	楔块形状	检查方向
1	双晶纵波	2	0°	AOD147	轴向Y+/Y−
2	双晶纵波	2	45°	COD147	周向X+/X−
3	双晶纵波	2	33°	COD147	周向X+/X−
4	双晶纵波	2	45°	AOD147	轴向Y+/Y−
5	双晶纵波	3	60°	AOD147	轴向Y+/Y−
AOD147和COD147分别表示沿轴线和周向外径为147 mm弧面的楔块

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表 2 超声检查结果

Table 2. Ultrasonic Results

缺陷编号	最大波幅/dB	X_Max	Y_Max /mm	Z_Max /mm	缺陷长度/mm
1	DAC−5.0^①	351°	27	14.9	14
2	DAC−2.0	93°	24	14.7	23
3	DAC−2.0	191°	24	16.0	23
4	DAC−8.0	118°	27	13.5	5
5	DAC−6.0	287°	9	14.4	20
6	DAC−6.0	232°	27	15.1	5
注：①DAC表示基准距离波幅曲线，DAC−5.0表示缺陷最大波幅比基准波幅曲线低5 dB，其余类推

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表 3 体积性显示允许长度

Table 3. Maximum Permitted Length of Volumetric Defects

缺陷反射波最大波幅H_d与标准反射体波幅H_r的比较值	单个缺陷或密集缺陷最大允许长度/mm
(3/2)H_r＜H_d（+3.5 dB＜H_d/H_r）	不允许
H_r＜H_d≤(3/2)H_r（+0 dB＜H_d/H_r≤+3.5 dB）	20
(3/4)H_r＜H_d≤H_r（−2.5 dB＜H_d/H_r≤+0 dB）	30
(1/2)H_r＜H_d≤(3/4)H_r （−6.0 dB＜H_d/H_r≤−2.5 dB）	60

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表 4 无损检测结果

Table 4. Nondestructive Test Results

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