核电站焊缝渗透检测验收标准差异

2015-01-11丁洪峰

无损检测 2015年9期

丁洪峰

（山东核电有限公司，烟台 265116）

渗透检测（PT）技术被广泛应用于CPR1000与AP1000堆型核电站的设备制造、土建、安装、调试和运行的各阶段。尤其是在安装阶段需要对核岛和常规岛焊缝实施渗透检测（一般选用水洗及溶剂去除型）。其中，核岛焊缝的渗透检测分别执行法国RCC－M《压水堆核电站核岛机械设备设计与建造法则》2000版及2002补遗［1］版和美国ASME BPVC《锅炉及压力容器规范》1998版及2000补遗［2］版标准，常规岛焊缝的渗透检测一般执行我国标准JB／T 4730.5－2005《承压设备无损检测》［3］。

众所周知，RCC－M 是以ASME BPVC 规范为基础，结合法国工业技术特点和核电建造经验转化而成的法国压水堆技术规范；JB／T 4730.5－2005渗透检测部分是参照ASME V 卷SE－165有关要求并结合国内实际情况制定；而ASME BPVC本身对于核级设备的验收标准集中在ASME Ⅲ卷中。

尽管三个标准间有着密切联系，但对渗透检测的结果和评判，三个标准并不一致。笔者对不同标准下的评定规范进行分析与比较，有助于加深对各标准的理解，避免使用时发生混淆。

1 标准的具体规定

RCC－M 2000（2000补遗）版中核级焊缝分成核1、2、3级，渗透检测需满足MC卷及S卷相关规定。S卷还对核1、2级的密封焊缝和换热器管与管板焊缝的渗透检测规定了更加严格的验收标准，此处不进行讨论。

RCC－M 渗透检测的受检区包括金属焊缝和宽度至少为15mm 的接头两侧相邻母材区（对于支承件，相邻母材区限定为10mm，储罐为5mm）；一般在接头外表面进行检测，当可接近时也包括接头内表面。检验区域以外的母材适用于基本部件的评定标准。RCC－M 核级焊缝渗透检测缺陷记录及评判规定如表1所示。ASME 标准中核设备制造要求在Ⅲ卷NB／NC／ND／NE／NF／NG分卷中分别予以规定，各级焊缝渗透检测记录与评判标准保持一致。因

表1 RCC－M 2000（2000补遗）核级焊缝渗透检测缺陷记录及评判规定

ASME 标准采用英制单位，表内括号中标注了国际单位，国内核电行业对于缺陷的评定一般采取从严原则，按照二者中较严格者进行验收。ASME渗透检测范围包括焊缝外表面和可接近内表面以及焊缝两边至少1／2in.（13mm）范围内相邻母材，母材验收标准也有不同于焊缝的额外规定，ASME 核级焊缝渗透缺陷记录及评判规定：焊缝级别为核NB／NC，ND／NE／NF焊缝；记录要求为只有显示的主要尺寸大于1／16in.（1.5 mm）才视作相关不连续性；评判标准为：①任何裂纹或线性显示。②直径大于3／16in.（5mm）的圆形显示。③一条直线上间隔1／16in.（1.5 mm）或更小的4处或更多相关圆形显示（边缘到边缘）。④在与受评定的显示有关的最不利部位上，任取一个面积为6in2.（4 000 mm2），其主要尺寸不超过6in.（150mm）的表面，在这个面积上有10个或10个以上的圆形显示。

标准JB／T 4730.5－2005将焊缝的质量等级划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级，分级依据存在的缺陷性质、数量、尺寸以及密集程度等。与RCC－M 和ASME规定的判废标准不同，JB／T 4730.5－2005明确了各质量等级的合格标准。核电站常规岛部分一般规定焊缝达到质量等级Ⅰ级为合格且检查结果不允许存在任何裂纹、成排气孔、分层。I级焊缝渗透缺陷记录及评判规定见表3。JB／T 4730.5适用于承压设备表面开口缺陷的检测，评定分为焊缝和坡口与其他部件两部分，焊缝接头的检测范围方面未明确对焊缝两侧相邻母材的范围要求。JB／T 4730.5－2005Ⅰ级焊缝渗透缺陷记录及评判规定：焊缝评级为Ⅰ级焊缝；记录要求为非相关显示和虚假显示不必记录和评定。小于0.5mm的显示不计，除确认显示是由外界因素或操作不当造成的之外，其他任何显示均应作为缺陷显示。两条或两条以上缺陷线性显示在同一条直线上且间距不大于2mm 时，按一条缺陷显示处理，其长度为两条缺陷显示之和加间距。评判标准为：①不允许线性缺陷。②圆形缺陷（评定框尺寸35mm×100mm）直径不大于1.5mm，且在评定框内少于或等于1个。③d为圆形缺陷在任何方向上的最大尺寸。

2 标准比较

对于渗透显示与缺陷显示的关系，RCC－M 未做详细分析，ASME 将渗透显示分为相关显示、非相关显示，而JB／T 4730.5进一步明确为相关显示、非相关显示和虚假显示三类。

相关显示为由缺陷中渗出的渗透剂所形成的痕迹显示，即缺陷显示，是缺陷存在的标志；非相关显示是由加工工艺、零件结构、外形缺陷如机械损伤等所引起的渗透剂显示，是与缺陷无关的、外部因素形成的显示，通常可由目视检查证实、不能作为评定依据；虚假显示是由渗透剂污染等所引起的渗透剂显示。非相关显示和虚假显示不必进行记录和评定［4］。

对于渗透检测需要评定的对象——缺陷显示方面，各标准没有根本区别。

RCC－M、ASME与JB／T 4730.5焊缝渗透缺陷记录及评判规定汇总如表2所示。由表可见，RCC－M、ASME与JB／T 4730.5均将渗透检测中的缺陷显示分为线性显示和圆形显示两类并分别加以评判。

对于线性显示、圆形显示的定义，各标准规定基本保持一致，即当显示的最大尺寸（长度）与最小尺寸（宽度）的比值大于3时为线性显示，其他所有的缺陷显示按圆形显示处理。

表2 RCC－M、ASME与JB／T 4730.5焊缝渗透缺陷评判规定汇总

按照JB／T 4730.5Ⅰ级焊缝的验收要求，常规岛焊缝与RCC－M、ASME 核级焊缝在对渗透检测所发现的线性显示的处理上也是一致的，均把线性显示作为不可接受缺陷处理。

三个标准的记录和验收规定差异主要集中在记录阈值、圆形显示的验收规定等方面。

2.1 记录阈值

RCC－M 规定核1、2、3级焊缝的渗透检测仅记录尺寸大于2mm 的缺陷显示；此外，对任何总长度超过20mm 的同一直线上紧密排列的多个显示，即使这些显示都小于记录阈值，但为了确定显示的性质，也应记录这些显示并对其作进一步的分析。

ASME Ⅲ卷规定只有不连续性显示的主要尺寸大于1／16in.（1.5mm）才视作相关不连续性。

JB／T 4730.5明确非相关显示和虚假显示不必记录和评定，小于0.5mm 的显示不计，除确认显示是由外界因素或操作不当造成的之外，其他任何显示均应作为缺陷显示。

值得一提的是，由于渗透检测显示本身具有缺陷放大作用，缺陷显示痕迹的显示尺寸通常远远大于缺陷实际尺寸，实际检测中人眼通常能分辨出的显示尺寸在0.5mm 左右，而且缺陷显示尺寸均小于0.5mm的缺陷重复检出率也比较差［5－6］。

2.2 缺陷显示长度计算

JB／T 4730.5规定两条或两条以上缺陷线性显示在同一条直线上且间距不大于2mm 时按一条缺陷显示处理，其长度为两条缺陷显示之和加间距。

笔者认为此规定主要是针对焊接接头及其他部件质量分级中对线性缺陷长度的计算方法，尽管对于核电要求达到的I级焊接接头不允许存在线性缺陷显示，但对于焊缝检测报告中缺陷显示的记录仍应关注此规定。

RCC－M、ASME未考虑将缺陷显示间距计入缺陷长度，未进行相关描述。

2.3 单个圆形显示的评定

RCC－M 中，一般的核1、2、3级焊缝可接受的单个圆形显示的最大尺寸为4 mm，ASME 核级焊缝可接受的圆形显示为直径不超过3／16in.（5mm），而JB／T 4730.5Ⅰ级焊缝可接受的单个圆形显示最大尺寸为1.5mm。

因此，渗透检测评判时须明确焊接接头适用的标准。鉴于核电行业对焊缝质量的重视，在一般的检测中，即使圆形显示尚未达到评定标准、甚至尚未达到记录阈值，检测人员也会要求将显示位置打磨后重新渗透检测以确认。

2.4 多个圆形显示的评定

对于圆形显示，只要其尺寸及分布位置满足一定条件，各标准均允许在一定范围内存在若干圆形显示；但各标准选用的评定框大小及框内允许的显示个数均不相同。

RCC－M 标准选用的评定框为10 000mm2的矩形框，根据焊缝级别的不同评定框内最多允许存在11个圆形显示；而JB／T 4730.5选用35mm×100mm 评定框，对于Ⅰ级焊缝只允许在框内存在一处不大于1.5mm的圆形显示。

考虑到排列成直线的圆形显示有裂纹的可能，RCC－M 及ASME标准均对排列成直线的多个圆形显示的个数及间距进行了限定；而核电行业常规岛的渗透检测一般在JB／T 4730.5基础上规定检查结果不允许存在任何裂纹、成排气孔。因此，同样的对多个圆形显示，选用不同标准很可能得到不同的评定结果。

综上，各标准对确认为缺陷的显示均应进行定位、定性及定量评定，对于一般性焊接接头，仅限于显像评定标准而言，以JB／T 4730.5的评定方法最为严格，RCC－M 标准次之。值得特别指出的是，焊缝质量的优劣仅以缺陷显示进行评价并不充分，缺陷渗透显示并不是缺陷本身；而且显像时间及评定时机对缺陷评定的结果有着明显影响。显像时间太短时缺陷显示仍在扩散中甚至还未出现，而随着显像时间的延长，裂纹等缺陷的线性显示可能逐渐变圆，相邻显示可能连成一片。

一般情况下，在显像剂施加干燥后应立即观察显示迹象的形成过程和大小。对此RCC－M 标准及ASME BPVC均有相关论述，对于具体的渗透检测应根据检测材料及对象等的不同，在检测工艺卡规定显像时间内正确把握判定时机。