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非能动CAP屏蔽主泵泵壳的渗透检测技术研究与应用

2025-07-20 53 上传者：管理员

摘要：深入研究了渗透检测技术在非能动CAP屏蔽主泵泵壳质量验证中的应用。通过阐述渗透检测的工艺流程具体实施步骤，结合实际案例分析，探讨了该技术在提高产品质量、保障核主泵运行方面的重要作用。同时，针对泵壳的特殊性，提出了优化检测工艺、提高检测效率及可靠性的策略。

关键词：
核主泵
泵壳
渗透检测
缺陷
质量验证
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三代核技术非能动先进压水堆CAP屏蔽主泵属于核一级部件,形象地被称为核电站的“心脏”,重要性不言而喻,其性能和安全性直接关系到核电站的正常运行｡主泵泵壳采用铸造工艺,材质成分要求较高,在制造和运行过程中可能会产生各种表面缺陷,如裂纹､气孔､夹渣等,这些缺陷会对核主泵的性能和寿命产生不利影响,甚至可能引发安全事故｡因此,对核主泵进行表面缺陷检测具有重要意义｡

1、渗透检测在核主泵部件中的应用

核主泵的部件多数由铸锻件组成,如主泵泵壳､叶轮､导叶等｡铸件在浇注过程中会产生裂纹､冷隔､气孔,夹渣､缩松､缩孔等缺陷｡在运行过程中容易产生腐蚀､疲劳､冲蚀､汽蚀､过载､脆性断裂､蠕变和磨损等｡

渗透检测利用渗透剂渗入工件表面缺陷内,再通过显像剂显示出缺陷,能够快速准确地检测出部件表面的微小缺陷,为核主泵的质量检测提供重要依据｡

2、核主泵泵壳的渗透检测实施

CAP主泵泵壳材料牌号为ASMESA-351CF8A奥氏体不锈钢,因体积大吨位重铸造工艺要求高,难度大｡铸件在浇注过程中会产生裂纹､热裂､嵌入物､气孔､夹渣和夹砂､缩松等缺陷｡

检测与验收规范按照ASME规范第Ⅲ卷第1册NB分卷1998版及2000增补的要求以及ASME规范第V卷执行｡

2.1渗透检测方法的选择

铸件表面一般粗糙,主泵泵壳检测体积大,渗透检测时清洗困难,为此采用水洗型着色法｡

2.2检测时机

热处理后粗加工部分加工余量,精整打磨后进行泵壳100%渗透检测｡

2.3渗透检测材料

主泵泵壳为奥氏体不锈钢,水洗型渗透材料的氯､氟含量应符合ASME规范第V部分,第6款的强制附录II中II-641与642的规定要求｡一定量渗透检测剂蒸发后,残渣中氯､氟的总含量的重量比不超过1%｡本研究采用依工特种材料(苏州)有限公司生产的清洗剂SKC-S､渗透剂SKL-WP2､显像剂ZP-9F｡

2.4水洗法着色工艺流程及要点

2.4.1水洗法着色检测工艺流程

水洗法工艺流程见图1

图1水洗法工艺流程图

2.4.2水洗法着色检测操作要点

(1)对铸件表面进行目视检测,确认检测的表面以及相邻至少为1in(25mm)的区域内应是干燥的,铸件必须完好无损,不得有氧化皮､裂纹､砂眼､夹砂或其他有害缺陷｡铸件表面粗糙度Ra≤12.5μm｡

(2)泵壳检测前,使用溶剂､洗涤剂将被检区域表面清洗干净｡清洗后,检测面上遗留的水分必须干燥,且应保证在施加渗透剂前不被污染｡

(3)水洗型渗透剂采用喷涂方法施加,在渗透检测过程中,渗透时间按要求至少为10min,应保证铸件受检表面始终处于渗透液浸润的状态,应跟踪观察受检表面,及时补涂渗透液｡

(4)水洗型着色法,可用水冲洗,水温不得超过43℃,水射束与被检面的夹角以30°为宜,水压应不超过0.345MPa｡也可采用干净不脱毛的布蘸水擦洗｡

(5)施加显像剂前需要干燥处理,可以用清洁的吸水材料将表面吸干,也可以用循环流动热风吹干,但表面温度不得超52℃｡

(6)表面干燥后,应立即喷显像剂｡显像剂应薄而均匀地施加在被检工件表面上｡

(7)施加显像剂后的10min~60min之内,应当作出最终的判断｡当被检面过大,无法在规定时间内完成时,应分块检验｡观察显示迹象可用自然光,也可用人工光,但光亮度至少1000Lx｡检出的缺陷见图2｡

图2主泵泵壳缺陷

(8)后处理,应先使用干布擦除受检表面的显像剂｡直接使用溶剂喷射在显像剂表面后进行擦除效果并不理想,在溶剂挥发后,受检表面很快会呈现显像剂的本底颜色并且较难除尽｡显像剂喷涂在受检表面挥发后形成一层干燥的白色粉末,使用干的棉布较易擦除,然后用溶剂进行清洗效果较好｡

3、泵壳缺陷处理中的渗透检测

对检测中发现的超过验收标准的缺陷显示,根据标准､规范,制定专门的返修程序｡

超标缺陷,通常可视其严重程度的不同进行适当的局部修磨(打磨)､补焊｡

如果超标缺陷显示经修磨后,在允许的修磨深度范围内缺陷显示消除,则不需要补焊;如果超标缺陷显示经修磨消除后,修磨深度超过允许的修磨深度范围,则需要补焊｡

3.1缺陷返修时渗透检测方法的选择

泵壳修补区域属于大型工件局部检测,渗透检测是在车间修补打磨工位上进行用水洗法不方便｡溶剂去除法可在没有电源､水源的场合下进行检测并且具有较高检测灵敏度,所以选择溶剂去除型着色法｡

3.2检测时机

(1)不需要补焊的缺陷返修,分别在打磨过程中和打磨完成后进行渗透检测｡(2)需要补焊的缺陷返修,分别在打磨过程中､打磨完成后(补焊前)､补焊过程中､补焊完成后或补焊完成后的24(或48)h后进行渗透检测｡

3.3液体渗透检测材料

溶剂去除型渗透材料的有害元素控制见2.3节｡渗透检测时采用的渗透剂材料:依工特种材料(苏州)有限公司生产的清洗剂SKC-S､渗透剂SKL-SP2､显像剂SKD-S2｡

3.4检测注意事项

检测时被检表面温度必须冷却到检测温度范围内才可进行检测｡焊接过程中的渗透检测后,必须把残留的探伤剂清洗干净,避免因残留探伤剂在焊缝层间表面,使随后进行的焊接产生缺陷｡

3.5溶剂去除法着色工艺流程及要点

3.5.1溶剂去除法着色检测工艺流程

溶剂去除法工艺流程见图3｡

图3溶剂去除法工艺流程图

3.5.2溶剂去除法着色检测要点

溶剂去除法与水洗法在去除渗透剂的方法和干燥有所不同｡在去除多余的渗透液时,应选择与渗透剂配套的清洗剂进行清洗,以确保清洗效果｡一般先用干净､不脱毛的布或纸擦拭去除大部分多余的渗透剂,再用蘸有清洗剂的布或纸擦拭干净,但不得往复擦拭,也不能直接使用溶剂喷射受检表面,以免造成过清洗,影响检测结果的准确性,使检测质量下降｡

4、渗透检测的质量控制体系

在核电项目中对人､机､料､法､环的控制至关重要｡渗透检测体系的可靠性是保证核电产品设备安全使用的重要条件之一｡

(1)人员资格控制:渗透检测人员应取得符合生态环境部6号令《民用核安全设备无损检验人员资格管理规定》相关方法的资格证书｡

(2)渗透检测材料的控制:渗透检测中使用的渗透材料必须是同族组的产品,混合使用不同种类的材料是不允许的｡对奥氏体或二联不锈钢和钛检测时,所有渗透材料应做氟和氯的含量分析(≤1%)｡

(3)渗透检测试块的控制:铝合金淬火试块用于比较两种渗透检测剂的优劣;不锈钢镀铬试块用于校验操作方法和工艺系统灵敏度｡当发现试块有堵塞或灵敏度与原先比较有下降时,必须及时更换｡

(4)渗透检测工艺的控制:必须严格执行相关法规､标准和规程,所有技术文件应齐全､正确,并是有效版次｡

(5)渗透检测环境的控制:渗透检测现场应设有给排水系统､抽风装置､压缩空气管线等设施｡被检表面温度应达到5℃~52℃,当条件达不到上述要求时,可采用其他温度和时间｡但检测要按ASME规范第Ⅴ卷T-653中所述的采用铝合金对比试块做对比实验以鉴定方法的有效性｡

白光照度应不低于1000Lx,若条件所限无法满足时,可使用辅助光源如手电､行灯等｡

5、渗透检测工艺环节的优化

根据被检工件的规格､体积､形状来选择合理的工艺方法,针对CAP主泵泵壳的渗透检测工艺提出优化策略｡

5.1施加渗透剂方法的改进

为了减少喷灌喷涂对检测人员的伤害和污染､浪费,又能有效地使泵壳内腔全表面均匀的覆盖上渗透材料并保持渗透时间内完全润湿的效果｡可以采取以下措施: