本發(fā)明涉及一種核電站反應(yīng)堆壓力容器接管安全端焊縫缺陷定性分析方法。

背景技術(shù)：

核電站反應(yīng)堆壓力容器接管安全端由低合金鋼、鎳基合金預(yù)堆邊、奧氏體不銹鋼焊縫以及堆焊層組成，結(jié)構(gòu)及材料均比較復(fù)雜，焊接難度大，可能產(chǎn)生裂紋、未熔合等面積性的危險(xiǎn)缺陷，對(duì)反應(yīng)堆壓力容器的制造質(zhì)量以及核電站的安全運(yùn)行都可能帶來比較大的影響。

由于安全端焊縫晶粒粗大、異質(zhì)界面多，造成超聲波檢測(cè)時(shí)的聲衰減大，噪聲水平高，且晶粒生長方向?qū)Τ暡ǖ拇┩改芰皞鞑シ较蛴休^大影響，因此，超聲波檢測(cè)時(shí)的缺陷檢出及定性分析難度比較大。射線檢測(cè)方法，由于受射線與缺陷夾角、缺陷自身高度及寬度、焊縫自身組織等因素的影響，對(duì)于面積性缺陷的檢測(cè)能力也不理想，有時(shí)甚至由于焊縫組織的原因出現(xiàn)偽缺陷顯示。因此，對(duì)安全端焊縫的缺陷定性分析一直是無損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域的一大難題。

目前公開報(bào)道的文獻(xiàn)資料對(duì)焊縫缺陷的定性方法的研究主要是集中在鐵素體鋼焊縫缺陷的A掃信號(hào)的靜態(tài)波形和動(dòng)態(tài)波形上，這些根據(jù)大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的定性分析方法，主要是依靠現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)，操作上往往受到檢測(cè)人員經(jīng)驗(yàn)水平的影響，干擾定性準(zhǔn)確性的因素較多。同時(shí)，這些文獻(xiàn)資料并沒有提出明確的、系統(tǒng)的缺陷定性分析流程，特別是核電站反應(yīng)堆壓力容器的接管安全端焊縫，還沒有公開報(bào)告專門針對(duì)安全端焊縫缺陷的定性分析方法的專利文獻(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種核電站反應(yīng)堆壓力容器接管安全端焊縫缺陷定性分析方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中缺少核電站反應(yīng)堆壓力容器接管安全端焊縫缺陷定性分析方法的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種核電站反應(yīng)堆壓力容器接管安全端焊縫缺陷定性分析方法，包括以下步驟：

1)對(duì)需要分析的焊縫缺陷進(jìn)行超聲波測(cè)量，若該缺陷的缺陷幅值小于距離波幅曲線上該缺陷的幅值的20％，則該缺陷為非平面性缺陷；若該缺陷的缺陷幅值大于或等于距離波幅曲線上該缺陷的幅值的20％，則該缺陷需要進(jìn)行進(jìn)一步的檢測(cè)；

2)對(duì)缺陷幅值大于或等于距離波幅曲線上該缺陷的幅值的20％的缺陷，分別檢測(cè)兩側(cè)幅值差、多角度幅值差、動(dòng)態(tài)波形是否多峰、環(huán)繞掃查幅值差、是否發(fā)現(xiàn)上下端點(diǎn)信號(hào)這五項(xiàng)內(nèi)容，根據(jù)上述五項(xiàng)內(nèi)容的測(cè)試結(jié)果，判斷該缺陷為非平面性缺陷或者平面性缺陷；

3)若判斷該缺陷為非平面性缺陷，則該缺陷是相對(duì)安全的；若判斷該缺陷為平面性缺陷，則該缺陷具有危害性。

優(yōu)選的，步驟2)中，檢測(cè)該缺陷的兩側(cè)幅值差得到第一分析指標(biāo)CH1，檢測(cè)該缺陷的多角度幅值差得到第二分析指標(biāo)CH2，檢測(cè)該缺陷的動(dòng)態(tài)波形是否多峰得到第三分析指標(biāo)CH3，檢測(cè)該缺陷的環(huán)繞掃查幅值差得到第四分析指標(biāo)CH4，檢測(cè)該缺陷是否發(fā)現(xiàn)上下端點(diǎn)信號(hào)得到第五分析指標(biāo)CH5，最終得到綜合分析指標(biāo)CH＝CH1+CH2+CH3+CH4+CH5，若CH≥0.6，則該缺陷為平面性缺陷，若CH＜0.6，則該缺陷為非平面性缺陷。

進(jìn)一步的優(yōu)選，步驟2)中的兩側(cè)幅值差的檢測(cè)方法為：使用兩組相同聲束角度的探頭從缺陷兩側(cè)的斜上方分別檢測(cè)，一組探頭測(cè)得的缺陷幅值與另一組探頭測(cè)得的缺陷幅值之差為兩側(cè)幅值差，若兩側(cè)幅值差≥5dB，則CH1＝0.14，若兩側(cè)幅值差＜5dB，則CH1＝0。

進(jìn)一步的優(yōu)選，步驟2)中的多角度幅值差的檢測(cè)方法為：使用聲束角度差不小于10°的兩組斜探頭分別對(duì)該缺陷進(jìn)行檢測(cè)，一組探頭測(cè)得的缺陷幅值與另一組探頭測(cè)得的缺陷幅值之差為多角度幅值差，若多角度幅值差≥6dB，則CH2＝0.17，若多角度幅值差＜6dB，則CH2＝0。

進(jìn)一步的優(yōu)選，步驟2)中的動(dòng)態(tài)波形是否多峰的檢測(cè)方法為：將斜探頭靠近或遠(yuǎn)離缺陷時(shí)，若缺陷動(dòng)態(tài)波形圖像在不同位置存在多個(gè)峰值，則認(rèn)為動(dòng)態(tài)波形存在多峰，CH3＝0.18，若缺陷動(dòng)態(tài)波形圖像在不同位置不存在多個(gè)峰值，則認(rèn)為動(dòng)態(tài)波形不存在多峰，CH3＝0。

進(jìn)一步的優(yōu)選，步驟2)中的環(huán)繞掃查幅值差的檢測(cè)方法為：以缺陷為圓心，斜探頭在±10°的旋轉(zhuǎn)角度內(nèi)環(huán)繞缺陷進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量到的缺陷幅值與斜探頭在變換掃查方向時(shí)所找到的缺陷波幅高度最高值的差值為環(huán)繞掃查幅值差，若環(huán)繞掃查幅值差≥6dB，則CH4＝0.26，若環(huán)繞掃查幅值差＜6dB，則CH4＝0。

進(jìn)一步的優(yōu)選，步驟2)中是否發(fā)現(xiàn)上下端點(diǎn)信號(hào)的檢測(cè)方法為：采用超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)對(duì)該缺陷進(jìn)行檢測(cè)，若在超聲相控陣檢測(cè)出的扇掃圖像上觀察到明顯的信號(hào)特征，則認(rèn)為發(fā)現(xiàn)上下端點(diǎn)信號(hào)，則CH5＝0.25，若在超聲相控陣檢測(cè)的扇掃圖像上沒有觀察到明顯的信號(hào)特征，則認(rèn)為沒有發(fā)現(xiàn)上下端點(diǎn)信號(hào)，則CH5＝0。

如上所述，本發(fā)明核電站反應(yīng)堆壓力容器接管安全端焊縫缺陷定性分析方法，具有以下有益效果：

該核電站反應(yīng)堆壓力容器接管安全端焊縫缺陷定性分析方法，提出了一種可操作性強(qiáng)、準(zhǔn)確性高的安全端焊縫超聲檢測(cè)缺陷定性分析方法，可明顯提高核電站反應(yīng)堆壓力容器安全端焊縫制造期間的缺陷定性分析的可靠性，避免帶有平面性缺陷的設(shè)備進(jìn)入電廠安裝，降低了在核電站現(xiàn)場(chǎng)的返修風(fēng)險(xiǎn)，提高了核電站安全運(yùn)行的保障。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明核電站反應(yīng)堆壓力容器接管安全端焊縫缺陷定性分析方法的流程示意圖。

圖2a至圖2b顯示為圖1所示的核電站反應(yīng)堆壓力容器接管安全端焊縫缺陷定性分析方法的兩側(cè)幅值差的檢測(cè)方法示意圖。

圖3a至圖3b顯示為圖1所示的核電站反應(yīng)堆壓力容器接管安全端焊縫缺陷定性分析方法的多角度幅值差的檢測(cè)方法示意圖。

元件標(biāo)號(hào)說明

1 探頭

2 待測(cè)件

3 缺陷

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

請(qǐng)參閱圖1至圖3b。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

如圖1所示，本發(fā)明核電站反應(yīng)堆壓力容器接管安全端焊縫缺陷定性分析方法，包括以下步驟：

1)對(duì)需要分析的焊縫缺陷3進(jìn)行超聲波測(cè)量，若該缺陷3的缺陷幅值小于距離波幅曲線上該缺陷的幅值的20％，則該缺陷3為非平面性缺陷；若該缺陷3的缺陷幅值大于或等于距 離波幅曲線上該缺陷的幅值的20％，則該缺陷3需要進(jìn)行進(jìn)一步的檢測(cè)；

2)對(duì)缺陷幅值大于或等于距離波幅曲線上該缺陷的幅值的20％的缺陷3，分別檢測(cè)兩側(cè)幅值差、多角度幅值差、動(dòng)態(tài)波形是否多峰、環(huán)繞掃查幅值差、是否發(fā)現(xiàn)上下端點(diǎn)信號(hào)這五項(xiàng)內(nèi)容，根據(jù)上述五項(xiàng)內(nèi)容的測(cè)試結(jié)果，判斷該缺陷3為非平面性缺陷或者平面性缺陷；

3)若判斷該缺陷3為非平面性缺陷，則該缺陷3是相對(duì)安全的；若判斷該缺陷3為平面性缺陷，則該缺陷3具有危害性。

其中，步驟2)中，檢測(cè)該缺陷3的兩側(cè)幅值差得到第一分析指標(biāo)CH1，檢測(cè)該缺陷3的多角度幅值差得到第二分析指標(biāo)CH2，檢測(cè)該缺陷3的動(dòng)態(tài)波形是否多峰得到第三分析指標(biāo)CH3，檢測(cè)該缺陷3的環(huán)繞掃查幅值差得到第四分析指標(biāo)CH4，檢測(cè)該缺陷3是否發(fā)現(xiàn)上下端點(diǎn)信號(hào)得到第五分析指標(biāo)CH5，最終得到綜合分析指標(biāo)CH＝CH1+CH2+CH3+CH4+CH5，若CH≥0.6，則該缺陷3為平面性缺陷，若CH＜0.6，則該缺陷3為非平面性缺陷。

兩側(cè)幅值差的檢測(cè)方法為：使用兩組相同聲束角度的探頭1從缺陷3兩側(cè)的斜上方分別檢測(cè)，一組探頭1測(cè)得的缺陷幅值與另一組探頭1測(cè)得的缺陷幅值之差為兩側(cè)幅值差，若兩側(cè)幅值差≥5dB，則CH1＝0.14，若兩側(cè)幅值差＜5dB，則CH1＝0。如圖2a至圖2b所示，兩組相同聲束角度的探頭1從缺陷3兩側(cè)的斜上方分別檢測(cè)，其中圖2a為俯視圖，圖2b為圖2a的剖視圖，兩個(gè)探頭1的聲束角度θ₁相等，聲束角度為探頭1的超聲波發(fā)射角度與待測(cè)件2的表面法線之間的角度。

多角度幅值差的檢測(cè)方法為：使用聲束角度差不小于10°的兩組斜探頭1分別對(duì)該缺陷3進(jìn)行檢測(cè)，一組探頭1測(cè)得的缺陷幅值與另一組探頭1測(cè)得的缺陷幅值之差為多角度幅值差，若多角度幅值差≥6dB，則CH2＝0.17，若多角度幅值差＜6dB，則CH2＝0。如圖3a至圖3b所示為兩組探頭1分別對(duì)缺陷3進(jìn)行檢修，其中圖3a中的探頭1的聲束角度為θ₂，圖3b中的探頭1的聲束角度為θ₃，|θ₂-θ₃|≥10°。

動(dòng)態(tài)波形是否多峰的檢測(cè)方法為：將斜探頭1靠近或遠(yuǎn)離缺陷3時(shí)，若缺陷動(dòng)態(tài)波形圖像在不同位置存在多個(gè)峰值，則認(rèn)為動(dòng)態(tài)波形存在多峰，CH3＝0.18，若缺陷動(dòng)態(tài)波形圖像在不同位置不存在多個(gè)峰值，則認(rèn)為動(dòng)態(tài)波形不存在多峰，CH3＝0。

環(huán)繞掃查幅值差的檢測(cè)方法為：以缺陷3為圓心，斜探頭1在±10°的旋轉(zhuǎn)角度內(nèi)環(huán)繞缺陷3進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量到的缺陷幅值與斜探頭1在變換掃查方向時(shí)所找到的缺陷波幅高度最高值的差值為環(huán)繞掃查幅值差，若環(huán)繞掃查幅值差≥6dB，則CH4＝0.26，若環(huán)繞掃查幅值差＜6dB，則CH4＝0。

是否發(fā)現(xiàn)上下端點(diǎn)信號(hào)的檢測(cè)方法為：采用超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)對(duì)該缺陷3進(jìn)行檢測(cè)， 若在超聲相控陣檢測(cè)出的扇掃圖像上觀察到明顯的信號(hào)特征，則認(rèn)為發(fā)現(xiàn)上下端點(diǎn)信號(hào)，則CH5＝0.25，若在超聲相控陣檢測(cè)的扇掃圖像上沒有觀察到明顯的信號(hào)特征，則認(rèn)為沒有發(fā)現(xiàn)上下端點(diǎn)信號(hào)，則CH5＝0。

該核電站反應(yīng)堆壓力容器接管安全端焊縫缺陷定性分析方法，提出了一套針對(duì)接管安全端焊縫的缺陷定性分析流程及一種可操作性強(qiáng)、準(zhǔn)確性高的安全端焊縫超聲檢測(cè)缺陷定性分析方法，通過對(duì)平面性缺陷的特征信號(hào)進(jìn)行分析和總結(jié)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，獲得缺陷特征信號(hào)對(duì)應(yīng)的歸一化系數(shù)值，最后通過對(duì)不同信號(hào)特征的歸一化系數(shù)值進(jìn)行綜合評(píng)估后來評(píng)定缺陷性質(zhì)，區(qū)分平面性缺陷和非平面性缺陷，如果缺陷3定性為平面性缺陷，那么通常意味著這個(gè)缺陷3屬于可擴(kuò)展的危險(xiǎn)缺陷，需要通過加強(qiáng)跟蹤、返修、甚至更換來做進(jìn)一步的處理，而對(duì)于非平面性缺陷，一般認(rèn)為是安全的，只進(jìn)行記錄和跟蹤處理。

針對(duì)核電站反應(yīng)堆壓力容器接管安全端焊縫制造過程中可能產(chǎn)生的焊接缺陷，通過開展一系列超聲檢測(cè)試驗(yàn)，確立了上述缺陷定性分析方法的分析指標(biāo)和具體分析方法和流程。該方法符合“合于使用”的原則，使用者只需要在缺陷信號(hào)特征符合本方法中的分析指標(biāo)時(shí)，即可對(duì)缺陷性質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，本發(fā)明的缺陷定性分析方法的具體評(píng)定步驟包括：

1)幅值篩選：根據(jù)ASME規(guī)范的規(guī)定，缺陷幅值小于20％DAC(DAC，為距離波幅曲線，指同一反射體的信號(hào)波幅幅值相對(duì)于距離變化的曲線；20％DAC，即某一位置的缺陷幅值為DAC曲線上該位置的幅值的20％)時(shí)，不需要對(duì)缺陷性質(zhì)進(jìn)行分析，即可直接將該類缺陷歸類為非平面性缺陷；當(dāng)缺陷幅值大于或等于20％DAC時(shí)，根據(jù)ASME規(guī)范的規(guī)定，則需要對(duì)缺陷性質(zhì)進(jìn)行研究；

2)對(duì)19個(gè)平面性缺陷分別從缺陷兩側(cè)進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)還采用超聲相控陣技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表1。從表1可以得到以下兩個(gè)結(jié)果：

a)從缺陷3兩側(cè)對(duì)平面性缺陷進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，缺陷幅值差大于或等于5dB的比例為47％，即可認(rèn)為至少47％的平面性缺陷具有該信號(hào)特征；

b)從超聲相控陣檢測(cè)結(jié)果來看，平面性缺陷中能夠清晰分辨出缺陷上下端點(diǎn)信號(hào)的比例為84％，即可認(rèn)為至少84％的平面性缺陷具有該信號(hào)特征。

表1：平面性缺陷定性分析指標(biāo)CH1和指標(biāo)CH5的試驗(yàn)結(jié)果

3)對(duì)另外27個(gè)平面性缺陷分別進(jìn)行多角度檢測(cè)、環(huán)繞檢測(cè)，并觀察探頭前后移動(dòng)時(shí)的缺陷動(dòng)態(tài)波形，結(jié)果見表2。從表2可以得到以下三個(gè)結(jié)果：

a)采用聲束角度差不小于10°的兩組斜探頭1對(duì)缺陷3進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，缺陷幅值差大于或等于6dB的比例為59％，即可認(rèn)為至少59％的平面性缺陷具有該信號(hào)特征；

b)觀察缺陷動(dòng)態(tài)波形，可清晰觀察到多個(gè)峰值的比例為63％，即可認(rèn)為至少63％的平面性缺陷具有該信號(hào)特征；

c)對(duì)缺陷進(jìn)行環(huán)繞掃查，當(dāng)轉(zhuǎn)角達(dá)到10°時(shí)，缺陷幅值與斜探頭1在變換掃查方向時(shí) 所找到的缺陷波幅高度最高值的差值大于或等于6dB的比例為88％，即可認(rèn)為至少88％的平面性缺陷具有該信號(hào)特征。

4)歸一化處理：為便于該缺陷定性分析方法的使用者進(jìn)行快速評(píng)價(jià)，根據(jù)上述平面缺陷信號(hào)特征試驗(yàn)結(jié)果的概率統(tǒng)計(jì)，分別將平面性缺陷定性分析指標(biāo)CH1～CH5賦值0.47、0.59、0.63、0.84、0.88，然后分別將各指標(biāo)的數(shù)值除以CH1～CH5總和，得到CH1～CH5指標(biāo)的歸一化數(shù)值，分別為0.14、0.17、0.18、0.26、0.25，歸一化處理后CH1～CH5的總和為1；

5)缺陷定性評(píng)價(jià)：進(jìn)行缺陷定性評(píng)價(jià)時(shí)，如缺陷信號(hào)特征滿足CH1～CH5中的某項(xiàng)指標(biāo)則賦予相對(duì)應(yīng)的歸一化數(shù)值，否則賦予0值，然后將賦值后的CH1～CH5指標(biāo)值進(jìn)行相加，如綜合評(píng)定后的平面缺陷定性分析指標(biāo)CH大于或等于0.6，則將該缺陷判定為平面性缺陷，否則判定為非平面性缺陷。

表2：平面性缺陷定性分析指標(biāo)CH2、CH3、CH4的試驗(yàn)結(jié)果

表3為采用9個(gè)不同性質(zhì)的缺陷通過本發(fā)明的分析方法來判斷平面性缺陷進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果證明本發(fā)明中的缺陷定性分析方法能夠確保定性結(jié)果的準(zhǔn)確性。

表3：缺陷定性分析方法驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

本發(fā)明確定了核電站反應(yīng)堆壓力容器接管安全端焊縫中缺陷定性分析的五項(xiàng)分析指標(biāo)，明確了各項(xiàng)分析指標(biāo)的歸一化參數(shù)值(CH1～CH5)及缺陷性質(zhì)(平面性或非平面性)的臨界值，并建立了一套用于核電站反應(yīng)堆壓力容器接管安全端焊縫缺陷的定性分析流程，使用本發(fā)明中提出的缺陷定性分析歸一化參數(shù)值和臨界值，可簡(jiǎn)化缺陷定性分析方法，降低影響缺陷定性分析結(jié)果的人為因素，提高了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

綜上所述，本發(fā)明核電站反應(yīng)堆壓力容器接管安全端焊縫缺陷定性分析方法，提出了一種可操作性強(qiáng)、準(zhǔn)確性高的安全端焊縫超聲檢測(cè)缺陷定性分析方法，可明顯提高核電站反應(yīng)堆壓力容器安全端焊縫制造期間的缺陷定性分析的可靠性，避免帶有平面性缺陷的設(shè)備進(jìn)入電廠安裝，降低了在核電站現(xiàn)場(chǎng)的返修風(fēng)險(xiǎn)，提高了核電站安全運(yùn)行的保障。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。