CN104655065B - 蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具及方法，所述检测工具包括梳形板和检测板；所述梳形板包括两个长度相同的定位梳齿和一个长度大于定位梳齿的检测梳齿，定位梳齿的自由端为平面结构；检测板固定在检测梳齿的自由端，检测板定义出一个测量面，测量面与两个定位梳齿自由端所在平面的垂直距离为测量线深度X；检测方法是利用检测工具筛选出无需返修的焊缝的方法。与现有技术的无法检测相比，本发明蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具和检测方法能够准确地排除大量不影响焊喉尺寸而无需返修的焊缝，达到减少焊接返修量的目的，从而避免大量返修带来的风险和质量隐患。

Description

蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具及方法

技术领域

本发明属于核电站检测领域，更具体地说，本发明涉及一种蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具及方法。

背景技术

压水堆核电站的蒸汽发生器是一种热交换器，用于将一回路冷却剂中的热量传给二回路给水，使其产生饱和蒸汽并供给二回路的动力装置。现有压水堆核电站一般有三个环路，每个环路均设置有一台蒸汽发生器。作为连接一回路与二回路的设备，蒸汽发生器在一、二回路之间构成了防止放射性外泄的第二道屏障。

蒸汽发生器的传热管为U型传热管，倒置的U型传热管和管板及其连接区域构成了一回路和二回路边界，将一回路带有放射性介质的冷却剂与二回路隔离。每台蒸汽发生器都有数以千计的传热管，管板上设置堆焊层，传热管与管板堆焊层间的焊缝一般采用无填充金属的自动钨极氩弧焊连接。

请参阅图1，对于蒸汽发生器的传热管10与管板堆焊层12之间的焊缝14来说，焊喉尺寸L(指焊缝根部O点到焊缝表面的最小距离)和熔深H(焊缝根部O点到管板堆焊层12表面的垂直距离)是两个重要参数，尤其焊喉尺寸L是重要设计考核指标。

由于目前的技术还无法对蒸汽发生器的焊缝焊喉尺寸L进行直接无损地测量，因此工程上只能是通过以下方法来保证传热管10的焊接质量：首先，给出评定合格的工艺；然后，在实际产品焊接过程中保证焊接工艺得以正确地实施，尽量使焊缝14的形状和质量可以满足设计要求。另外，还通过设置产品焊接见证件的方法来进一步检查和验证产品的焊接质量，产品焊接见证件是材料和焊接工艺都与产品焊缝完全相同的焊接件，由于可以对焊接见证件实施破坏性检测，因此可以通过解剖焊接见证件，来从侧面验证焊接工艺的稳定性、焊缝的形状和质量等是否满足要求。但是，当工程实践中由于出现意外状况而导致传热管10与管板堆焊层12之间的焊缝14大量损伤时，如何判断焊缝14的损伤情况和实际尺寸，就成为确定损伤焊缝是否需要焊接返修的关键性问题，也是最大的一个技术难题。

有鉴于此，确有必要提供一种能够对蒸汽发生器传热管与管板间焊缝损伤情况进行检测的损伤检测工具和检测方法。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具，对传热管与管板堆焊层间焊缝损伤情况进行检测，以从损伤焊缝中准确地筛选出焊喉尺寸未受到影响而无需返修的焊缝，达到减少焊缝返修量的目的。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具，其包括梳形板和检测板；所述梳形板包括两个长度相同的定位梳齿和一个长度大于定位梳齿的检测梳齿，定位梳齿的自由端为平面结构；检测板固定在检测梳齿的自由端，检测板定义出一个测量面，测量面与两个定位梳齿自由端所在平面的垂直距离为测量线深度X。

作为本发明蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具的一种改进，所述检测板是一个直径略小于蒸汽发生器传热管内径的圆板，其上表面所在平面为测量面，外周壁的下部则被斜向切削为圆锥台形。

作为本发明蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具的一种改进，所述测量线深度X是通过公式X＝H-M计算确定的，其中，H为待检测焊缝的熔深，M为焊喉保证值。

作为本发明蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具的一种改进，所述焊喉保证值M的取值为0.66e～0.9e加上不大于0.1mm的保守量，e为传热管的壁厚。

作为本发明蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具的一种改进，所述检测梳齿的自由端也为平面结构，检测板通过螺丝固定在检测梳齿的自由端，其上表面与检测梳齿的自由端紧密贴合并作为测量面。

作为本发明蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具的一种改进，所述两个定位梳齿彼此对称，检测梳齿位于两个定位梳齿的中间。

为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测方法，其包括以下步骤：

1)确定待检测焊缝的熔深H和焊喉保证值M，通过X＝H-M确定测量线深度X；

2)根据测量线深度X，制备上述任一项段落所述的检测工具；

3)将梳形板的两个定位梳齿的自由端同时放置在管板堆焊层表面作为测量基准，使检测板插入传热管的管孔内，并局部微调检测工具，使检测板尽可能地接近直至接触待检测焊缝的外轮廓，检测板的测量面将焊缝分为两个区域，其中，低于测量面的区域为焊喉尺寸控制区，高于测量面的区域为焊缝冗余区；

4)若某一焊缝的损伤凹坑仅存在于焊缝冗余区，则该焊缝不需要焊接返修；若某一焊缝的损伤凹坑全部或部分地存在于焊喉尺寸控制区，则该焊缝需要进行进一步检测或直接焊接返修。

作为本发明蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测方法的一种改进，所述步骤1)中确定待检测焊缝的熔深H的方法为，测量待检测焊缝对应焊接见证件的熔深，以此值作为待检测焊缝的熔深H。

与现有技术的无法检测相比，本发明蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具和检测方法能够准确地排除大量不影响焊喉尺寸而无需返修的焊缝，达到减少焊接返修量的目的，从而避免大量返修带来的风险和质量隐患。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具、损伤检测方法及其有益效果进行详细说明。

图1为蒸汽发生器传热管与管板堆焊层间焊缝的结构示意图。

图2为本发明蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具的结构示意图。

图3为本发明蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具的原理示意图。

图4为图3中IV部分的放大示意图。

图5为本发明蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具的检测结果示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参阅图2，本发明蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具包括一个梳形板20和一个检测板30。

梳形板20为轴对称结构，共包括三个长条形的梳齿22、24。三个梳齿22、24的自由端均为平面结构，其中，位于两侧的两个定位梳齿22彼此对称，位于中间的检测梳齿24的长度略大于定位梳齿22的长度，二者的差值即为测量线深度X。测量线深度X根据实际需要确定，其计算公式为X＝H-M，H为焊缝的熔深，M为焊喉保证值；由于业界通常要求焊喉尺寸L的平均值不小于0.9e(e为传热管10的壁厚，名义尺寸通常按e＝1.09mm进行计算)、最小值不小于0.66e，因此M的值通常取为0.66e～0.9e加上不大于0.1mm的保守量。

检测板30是一个直径略小于蒸汽发生器传热管内径的圆板，并因中心开孔而形成环形。检测板30通过螺栓32固定在梳形板20的检测梳齿24的自由端，其上表面紧贴检测梳齿24的自由端，上表面所在平面即为测量面26。为了避免检测时与待检测焊缝形成干涉而降低检测精度，检测板30外周壁的下部被斜向削掉，使整个检测板30成为圆锥台形。

在不同的实施方式中，检测板30可以通过卡接等多种其他连接方式与检测梳齿24进行固定，只要保证测量面26与定位梳齿24自由端所在平面的距离为X即可。

请参阅图3和图4，本发明蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测方法包括以下步骤：

1)确定待检测焊缝的熔深H。测量待检测焊缝14对应焊接见证件的熔深，以此值作为待检测焊缝14的熔深H；

2)确定焊喉保证值M。根据具体的需要，将M取为0.66e～0.9e，再加上不大于0.1mm的保守量；

3)确定测量线深度X＝H-M。利用H、M确定确定测量线深度X，并以此作为参数制造检测工具；

4)检测。将梳形板20的两个定位梳齿22的自由端同时放置在管板堆焊层12表面作为测量基准，由于检测梳齿24比定位梳齿22长、且装设于其上的检测板30比传热管10的内径略小，因此检测板30将插入传热管10的管孔内；局部微调检测工具，使检测板30尽可能地接近直至接触待检测焊缝14的外轮廓，此时，检测工具的测量面26将焊缝分为两个区域，其中，低于测量面26而被检测工具盖住的区域A为焊喉尺寸控制区，高于测量面26而外露的区域为焊缝冗余区B；

5)筛选。若某一焊缝14的损伤凹坑仅存在于焊缝冗余区B，则该焊缝14为B区损伤焊缝，不需要焊接返修；若某一焊缝14的损伤凹坑全部或部分地存在于焊喉尺寸控制区A，则该焊缝14为A区损伤焊缝，有可能(不是一定)需要焊接返修，需要进行进一步检测或直接焊接返修。例如，在图5中，第一损伤凹坑140位于焊缝冗余区B，因此不会影响到焊喉尺寸；但第二损伤凹坑142部分位于焊喉尺寸控制区A，因此有可能会影响到焊喉尺寸。

经实际项目的验证，发现利用本发明蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具和检测方法对待返修焊缝14进行检测后，可以剔除掉约占所有损伤焊缝总数60％左右的B区损伤焊缝，效果非常明显。

通过以上描述可知，本发明蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测方法利用损伤检测工具将不可检测的焊喉尺寸转换为传热管10的轴向尺寸(即熔深方向)，从而将待检测焊缝14划分A区损伤焊缝和B区损伤焊缝，从而快速有效地筛选出无需返修的焊缝，因此能够显著减少焊缝的返修量，达到节省返修时间、降低返修成本、避免返修风险和质量隐患的目的，具有良好的经济效益和社会效益。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (8)

1.一种蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具，其特征在于：包括梳形板和检测板；所述梳形板包括两个长度相同的定位梳齿和一个长度大于定位梳齿的检测梳齿，定位梳齿的自由端为平面结构；检测板固定在检测梳齿的自由端，检测板定义出一个测量面，测量面与两个定位梳齿自由端所在平面的垂直距离为测量线深度X。

2.根据权利要求1所述的蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具，其特征在于：所述检测板是一个直径略小于蒸汽发生器传热管内径的圆板，其上表面所在平面为测量面，外周壁的下部则被斜向切削为圆锥台形。

3.根据权利要求1所述的蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具，其特征在于：所述测量线深度X是通过公式X＝H-M计算确定的，其中，H为待检测焊缝的熔深，M为焊喉保证值。

4.根据权利要求3所述的蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具，其特征在于：所述焊喉保证值M的取值为0.66e～0.9e加上不大于0.1mm的保守量，e为传热管的壁厚。

5.根据权利要求1所述的蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具，其特征在于：所述检测梳齿的自由端也为平面结构，检测板通过螺丝固定在检测梳齿的自由端，其上表面与检测梳齿的自由端紧密贴合并作为测量面。

6.根据权利要求1所述的蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测工具，其特征在于：所述两个定位梳齿彼此对称，检测梳齿位于两个定位梳齿的中间。

7.一种蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测方法，其特征在于包括以下步骤：

1)确定待检测焊缝的熔深H和焊喉保证值M，通过X＝H-M确定测量线深度X；

2)根据测量线深度X，制备权利要求1至6中任一项所述的检测工具；

3)将梳形板的两个定位梳齿的自由端同时放置在管板堆焊层表面作为测量基准，使检测板插入传热管的管孔内，并局部微调检测工具，使检测板尽可能地接近直至接触待检测焊缝的外轮廓，检测板的测量面将焊缝分为两个区域，其中，低于测量面的区域为焊喉尺寸控制区，高于测量面的区域为焊缝冗余区；

4)若某一焊缝的损伤凹坑仅存在于焊缝冗余区，则该焊缝不需要焊接返修；若某一焊缝的损伤凹坑全部或部分地存在于焊喉尺寸控制区，则该焊缝需要进行进一步检测或直接焊接返修。

8.根据权利要求7所述的蒸汽发生器传热管与管板间焊缝的损伤检测方法，其特征在于：所述步骤1)中确定待检测焊缝的熔深H的方法为，测量待检测焊缝对应焊接见证件的熔深，以此值作为待检测焊缝的熔深H。