浅析双相不锈钢超声波检测的实践应用.docVIP

精品论文 参考文献 浅析双相不锈钢超声波检测的实践应用 （中国能源建设集团浙江火电建设有限公司 浙江杭州 310015） 摘要：三代核电技术AP1000机组CB20模块，材质采用A240-S32101双相不锈钢，由于双相不锈钢金相组织粗大，给对接焊缝的超声波检测增加了困难。本工作以检测标准为依据，充分考虑组织对检测过程的影响，分析检测中的工艺要点，针对性的制定检测工艺，提高检测质量。 关键词：AP1000；CB20模块；双相不锈钢；超声波检测 1 前言 能源是人类社会生存和发展的基础，中国是世界上能源生产和消费的一个大国。近年来，随着经济的不断发展，能源的生产和消费水平极速增长，原有的能源供给模式对我们的持续发展战略已经带来了不可避免的影响。随着核电技术的不断发展和核电厂的成功运行，越来越多的人意识到，核能是当前能够替代化石能源并有可能大规模发展的唯一现实可行的能源。核能具有能量密度高的特点（1kg 235U裂变放出的能量等于2500吨标准煤燃烧产生的能量），而且核能利用可有效减少温室气体的排放、改善生态环境。 纵观中国核电的发展，从上世纪80年代到现在已经投入运行的核电机组来看，安全情况良好，核能利用能力在逐步增强。但是，同发展核电的先进国家相比，我们还有很大的差距，中国核电机组的装机容量在核技术利用国家队列里是最少的。为了适应社会和经济发展的进一步需要，我国政府正在积极推进核电的发展。根据新兴能源产业发展规划，未来十年，核电装机容量将达到7500万千瓦，并因此引进了来自美国西屋公司的第三代核电AP1000技术，率先在三门和海阳两地进行核电机组的建设。AP1000是一种先进的“非能动型压水堆核电技术”，它采用了非能动安全系统，在减少发电站设备、安全、可靠性和减少投资成本等方面做出了突出的改进。面对新引进核电技术、新材料及国外ASME检测标准的要求，我们必须发展充分考虑应用情况、满足质量要求的安装检测技术。近年来随着仪器和探头性能的提高及信号处理理论的发展, 不锈钢焊缝的超声波检测技术和检测准确性都有了一定的提高。但目前来说该项???术仍不成熟, 特别是国内在该方面的研究工作和实例很少, 为保障核电建设的质量,加强不锈钢焊缝超声波检测的研究非常必要。 本文以海阳AP1000钢制安全壳冷却系统CB20模块A240-S32101双相不锈钢为例，从多方面进行分析，制订实施措施，按标准规范要求实施双相不锈钢的超声波检测，为机组顺利建设提供了焊接质量保证。 2 CB20模块及A240-S32101双相不锈钢的特点 CB20模块外形接近皇冠，截面为梯形，外径25.9米，内径10.6米，高10.2米，重量约280吨。CB20模块安全等级为C级，抗震等级为I级，位置位于AP1000安全壳顶部,其外形如图1所示： 图1 CB20模块外形图 CB20模块主要材质为A240-S32101双相不锈钢，主要的钢板厚度为sigma;＝12.7mm。CB20模块组装焊缝总长度约2400米，其中，组装主焊缝均为A240 S32101的双相不锈钢焊缝。所谓双相不锈钢是在其固溶组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半，金相组织见图2。焊缝结晶晶粒始于半熔化的母材晶粒, 沿原方向生长, 止于焊缝中心。焊道中部相邻晶粒的方向相差微小, 形成了有序的成排柱状晶。焊接接头各部位金相组织见图3, 可见金相显微组织是等轴的, 且十分粗大。 图3 焊接接头各部位金相组织 组织对超声波的影响 不锈钢焊缝的组织粗大，对双相不锈钢的超声检测带来了严重的影响,导致检测灵敏度变化大, 无法测定缺陷的大小和对缺陷进行定位,主要机理如下： 3.1不锈钢结晶的有序性和晶粒粗大,与碳素钢焊缝有所不同。碳素钢焊缝为等轴晶, 晶粒组织为细小, 对于一般用于检测的超声波来说是均匀的、各向同性的, 且晶粒对声波散射很低, 超声波检测结果很好; 而双相不锈钢焊缝组织对于超声波来说是非均匀的、各向异性的, 晶粒尺寸远远大于超声波的波长，约为100mu;m级别。 3.2 从散射角度来讲, 波的散射取决于波长与散射体大小的比值及散射体对于声波的各向异性。一般来说, 当材料晶粒接近波长的十分之一, 弹性非均质材料有明显散射; 当材料晶粒接近波长的五分之一, 弹性非均质材料有很强散射; 当材料晶粒接近波长的二分之一, 对声波的散射剧增, 以至小缺陷信号完全埋没在噪声信号中, 无法进行小缺陷的超声波检测。 3.3 焊缝组织对于超声波的各向异性, 将引起声束路径弯曲