反应堆压力容器接管安全端焊缝相控阵超声检验技术研究

柯涛　丁松　余其涛　杨金莉　卢威

【摘 要】介绍了安全端焊缝的相控阵超声检验技术方案，阐述了研究过程中相控阵探头的关键参数设计，相控阵超声检验探头布置方式、数据分析方法、以及与常规超声技术对比分析。结合检验技术要求，采用理论分析、数值模拟以及试验比对等多种手段相结合的方式，结果表明：通过仿真及试验验证设计的相控阵探头，可以有效替代多种常规检测探头，设计的相控阵检测技术的检测及定量能力优于常规探头，并能有效减少现场检验时间。

【关键词】反应堆压力容器；异种金属焊缝；超声相控阵；核电厂

中图分类号： TG441.7 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）14-0053-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.14.023

Ultrasonic Phased Array Technique Research for Safe-end Weld of Nuclear Reactor Pressure Vessel

KE Tao DING Song YU Qi-tao YANG Jin-li LU Wei

（China Nuclear Power Operation Technology Corporation Ltd.，Wuhan Hubei 430223，China）

【Abstract】This article introduces technical scheme of ultrasonic phased array testing for safe-end weld of nuclear reaction pressure vessel，key technology and layout of probe，data analysis method and technology analysis compared with conventional ultrasonic method are also stated in this paper.According to requirement of testing technology，theoretical analysis，numerical simulation and contrast test are combined used in this paper.The results show that ultrasonic phased array probes which were proved by the numerical simulation and contrast test can instead of multiple conventional ultrasonic probe，meanwhile，the detection and sizing of designed ultrasonic phased array probe for the defect are superior to conventional ultrasonic probe，and inspection time in nuclear power plant can be effectively reduced.

【Key words】Reactor pressure vessel；Dissimilar metal weld；Ultrasonic phased array；Nuclear power plant

0 前言

安全端焊缝是多种不同材料构成的异种金属焊缝，采用多层多道焊焊接工艺。因此该位置冶金、金相组织结构复杂，存在较粗大的柱状晶；焊接过程中比较容易产生制造缺陷，这种制造过程中的缺陷，在长期高温、高压、辐照的在役条件下，可能成为疲劳、晶间腐蚀等问题的源发地[1-3]。因此为保障安全端材料不受电化学因素的作用和防止一回路介质的腐蚀，在压力容器接管侧内壁还堆焊有奥氏体钢堆焊层，由于该基体（铁素体）、预堆边（Inconel合金或不锈钢）和堆焊层（不锈钢）三者之间热膨胀系数不一致，因此在安全端预堆边焊位置发生早期失效的可能性远大于容器其余位置。[4]所以定期对接管安全端焊缝进行超声检验显得十分必要，能够及时发现焊缝中产生的危险性缺陷，并对其进行准确定量，为缺陷的分析和評定提供准确数据，使其得到尽快处理，从而维护和保障核电设施的安全。……