核电厂BOSS焊缝在线堆焊修复相控阵超声检验技术

汤建帮; 吴宇坤; 余哲; 朱佳震; 康志平

doi:10.13832/j.jnpe.2023.01.0177

核电厂BOSS焊缝在线堆焊修复相控阵超声检验技术

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.01.0177

中广核检测技术有限公司，江苏苏州，215026

基金项目: 中国广核集团尖峰计划纵向课题资助项目（2019XSS0014）

详细信息

作者简介:
汤建帮（1987—），男，高级工程师，现从事核电厂在役检查监督工作，E-mail: tangjianbang@cgnpc.com.cn

中图分类号: TL353⁺.5；TG115.28
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出版历程
- 收稿日期: 2022-02-13
- 修回日期: 2022-09-13
- 刊出日期: 2023-02-15

Phased Array Ultrasonic Inspection Technology for BOSS Weld Overlaying Repair in Nuclear Power Plant

CGN Inspection Technology Co., Ltd., Suzhou, Jiangsu, 215026, China

摘要

摘要: 核电厂反应堆换料水池与乏燃料水池冷却和处理系统（PTR）及设备循环冷却系统（RRI）中含有大量管座接头（BOSS）焊缝，其安全性和可靠性直接影响所存储核燃料的安全状态，对其进行缺陷排查和在线修复是核电厂在役检查监督的重点和难点。本文针对BOSS焊缝在线堆焊修复的特殊要求和检验难点以及射线检验的局限性，设计了一套专用的相控阵超声探头和检验工艺，试验验证结果满足堆焊修复要求，并制订了核电厂BOSS焊缝堆焊修复无损检验的方法和在役检查监督的策略。
- 换料水池与乏燃料水池冷却和处理系统（PTR）及设备循环冷却系统（RRI） /
- 相控阵 /
- 管座接头（BOSS）焊缝 /
- 堆焊修复
Abstract: Nuclear power plant reactor refueling pool and spent fuel pool cooling and treatment system (PTR) and equipment circulating cooling system (RRI) contain a large number of BOSS welds, whose safety and reliability directly affect the safety status of stored nuclear fuel. Defect troubleshooting and on-line repair are the key points and difficulties of in-service inspection and supervision of nuclear power plants. In this paper, a set of special phased array ultrasonic probe and inspection process are designed to meet the special requirements and inspection difficulties of online overlaying repair of BOSS weld and the limitations of radiographic inspection. The test results meet the requirements of overlaying repair, and the nondestructive inspection methods and in-service inspection and supervision strategies for BOSS weld overlaying repair in nuclear power plants are formulated.
- PTR/RRI /
- Phased array /
- BOSS weld /
- Overlaying repair

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图 1 BOSS焊缝结构示意图

Figure 1. Structure Diagram of BOSS Weld

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图 2 “非标射线”检验示意图

Figure 2. Schematic Diagram of "Non-standard Radiographic" Inspection

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图 3 相控阵探头基本参数示意图

Figure 3. Schematic Diagram of Basic Parameters of Phased Array Probe

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图 4 声场能量分布图

X——横向；Y——纵向

Figure 4. Sound Field Energy Distribution Diagram

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表 1 相控阵探头参数

Table 1. Parameters of Phased Array Probe

序号	探头类型	f/ MHz	主轴孔径× 次轴孔径	n	楔块形状	检验区域
1	线性阵列	7.5	10.1 mm×10 mm	32	曲面楔块	焊缝和热影响区
2	线性阵列	7.5	4.9 mm×5.0 mm	16	定制凸型	焊缝和堆焊层

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表 2 检验结果统计

Table 2. Test Result Statistics

缺陷类型	原始焊缝		堆焊层		合计
缺陷类型	缺陷数量	检出率/%	缺陷数量	检出率/%	缺陷总量	检出率/%
未熔合	17	100	2	100	19	100
夹渣	4	100	6	83.3	10	90
气孔	3	100	5	80	8	87.5
合计	24	100	13	84.6	37	91.6

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表 3 无损检验要求和在役检查监督策略

Table 3. Nondestructive Testing Requirements and In-Service Inspection Supervision Strategies

检验类别	RCC-M要求（制造阶段）^[6]			RSE-M要求（在役监督）^[7]				在役监督补充要求（堆焊修复后）
检验类别	检验方法		验收标准	检验方法		验收标准	监督策略	检验方法		验收标准	补充监督策略
渗透	√^②	MC4000	S7734.1	×	/	/	/	√	MC4000	S7734.1	/
目视	×^③	/^④	/	√	A4270	S7462	每间隔10 a 　如无问题，则可以取消，否则要加强	√	MC7100	S7462	修复后第1次、第2次换料大修。如无异常，则改为每间隔 10 a，否则要加强
射线^①	×	/	/	√	A4230	S7734.3	/	√	MC3000	S7734.3	修复后第1次、第2次换料大修及第10年　如无异常，则可取消，否则要加强
超声	×	/	/	×	/	/	/	√	MC2600 MC2700	S7714.4	修复后第1次、第2次换料大修及第10年　如无异常，则可取消，否则要加强
注：①规范不要求强制射线检验，此射线检验为国内电厂通用的“非标射线”检验；②“√”表示需要检验；③“×”表示不需要检验；④“/”表示无相关要求

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参考文献(10)

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