核電站焊縫滲透檢測驗收標準差異

丁洪峰

（山東核電有限公司，煙臺 265116）

滲透檢測（PT）技術被廣泛應用于CPR1000與AP1000堆型核電站的設備制造、土建、安裝、調試和運行的各階段。尤其是在安裝階段需要對核島和常規島焊縫實施滲透檢測（一般選用水洗及溶劑去除型）。其中，核島焊縫的滲透檢測分別執行法國RCC－M《壓水堆核電站核島機械設備設計與建造法則》2000版及2002補遺［1］版和美國ASME BPVC《鍋爐及壓力容器規范》1998版及2000補遺［2］版標準，常規島焊縫的滲透檢測一般執行我國標準JB／T 4730.5－2005《承壓設備無損檢測》［3］。

眾所周知，RCC－M 是以ASME BPVC 規范為基礎，結合法國工業技術特點和核電建造經驗轉化而成的法國壓水堆技術規范；JB／T 4730.5－2005滲透檢測部分是參照ASME V 卷SE－165有關要求并結合國內實際情況制定；而ASME BPVC本身對于核級設備的驗收標準集中在ASME Ⅲ卷中。

盡管三個標準間有著密切聯系，但對滲透檢測的結果和評判，三個標準并不一致。筆者對不同標準下的評定規范進行分析與比較，有助于加深對各標準的理解，避免使用時發生混淆。

1 標準的具體規定

RCC－M 2000（2000補遺）版中核級焊縫分成核1、2、3級，滲透檢測需滿足MC卷及S卷相關規定。S卷還對核1、2級的密封焊縫和換熱器管與管板焊縫的滲透檢測規定了更加嚴格的驗收標準，此處不進行討論。

RCC－M 滲透檢測的受檢區包括金屬焊縫和寬度至少為15mm 的接頭兩側相鄰母材區（對于支承件，相鄰母材區限定為10mm，儲罐為5mm）；一般在接頭外表面進行檢測，當可接近時也包括接頭內表面。檢驗區域以外的母材適用于基本部件的評定標準。RCC－M 核級焊縫滲透檢測缺陷記錄及評判規定如表1所示。ASME 標準中核設備制造要求在Ⅲ卷NB／NC／ND／NE／NF／NG分卷中分別予以規定，各級焊縫滲透檢測記錄與評判標準保持一致。因

表1 RCC－M 2000（2000補遺）核級焊縫滲透檢測缺陷記錄及評判規定

ASME 標準采用英制單位，表內括號中標注了國際單位，國內核電行業對于缺陷的評定一般采取從嚴原則，按照二者中較嚴格者進行驗收。ASME滲透檢測范圍包括焊縫外表面和可接近內表面以及焊縫兩邊至少1／2in.（13mm）范圍內相鄰母材，母材驗收標準也有不同于焊縫的額外規定，ASME 核級焊縫滲透缺陷記錄及評判規定：焊縫級別為核NB／NC，ND／NE／NF焊縫；記錄要求為只有顯示的主要尺寸大于1／16in.（1.5 mm）才視作相關不連續性；評判標準為：①任何裂紋或線性顯示。②直徑大于3／16in.（5mm）的圓形顯示。③一條直線上間隔1／16in.（1.5 mm）或更小的4處或更多相關圓形顯示（邊緣到邊緣）。④在與受評定的顯示有關的最不利部位上，任取一個面積為6in2.（4 000 mm2），其主要尺寸不超過6in.（150mm）的表面，在這個面積上有10個或10個以上的圓形顯示。

標準JB／T 4730.5－2005將焊縫的質量等級劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級，分級依據存在的缺陷性質、數量、尺寸以及密集程度等。與RCC－M 和ASME規定的判廢標準不同，JB／T 4730.5－2005明確了各質量等級的合格標準。核電站常規島部分一般規定焊縫達到質量等級Ⅰ級為合格且檢查結果不允許存在任何裂紋、成排氣孔、分層。I級焊縫滲透缺陷記錄及評判規定見表3。JB／T 4730.5適用于承壓設備表面開口缺陷的檢測，評定分為焊縫和坡口與其他部件兩部分，焊縫接頭的檢測范圍方面未明確對焊縫兩側相鄰母材的范圍要求。JB／T 4730.5－2005Ⅰ級焊縫滲透缺陷記錄及評判規定：焊縫評級為Ⅰ級焊縫；記錄要求為非相關顯示和虛假顯示不必記錄和評定。小于0.5mm的顯示不計，除確認顯示是由外界因素或操作不當造成的之外，其他任何顯示均應作為缺陷顯示。兩條或兩條以上缺陷線性顯示在同一條直線上且間距不大于2mm 時，按一條缺陷顯示處理，其長度為兩條缺陷顯示之和加間距。評判標準為：①不允許線性缺陷。②圓形缺陷（評定框尺寸35mm×100mm）直徑不大于1.5mm，且在評定框內少于或等于1個。③d為圓形缺陷在任何方向上的最大尺寸。

2 標準比較

對于滲透顯示與缺陷顯示的關系，RCC－M 未做詳細分析，ASME 將滲透顯示分為相關顯示、非相關顯示，而JB／T 4730.5進一步明確為相關顯示、非相關顯示和虛假顯示三類。

相關顯示為由缺陷中滲出的滲透劑所形成的痕跡顯示，即缺陷顯示，是缺陷存在的標志；非相關顯示是由加工工藝、零件結構、外形缺陷如機械損傷等所引起的滲透劑顯示，是與缺陷無關的、外部因素形成的顯示，通?？捎赡恳暀z查證實、不能作為評定依據；虛假顯示是由滲透劑污染等所引起的滲透劑顯示。非相關顯示和虛假顯示不必進行記錄和評定［4］。

對于滲透檢測需要評定的對象——缺陷顯示方面，各標準沒有根本區別。

RCC－M、ASME與JB／T 4730.5焊縫滲透缺陷記錄及評判規定匯總如表2所示。由表可見，RCC－M、ASME與JB／T 4730.5均將滲透檢測中的缺陷顯示分為線性顯示和圓形顯示兩類并分別加以評判。

對于線性顯示、圓形顯示的定義，各標準規定基本保持一致，即當顯示的最大尺寸（長度）與最小尺寸（寬度）的比值大于3時為線性顯示，其他所有的缺陷顯示按圓形顯示處理。

表2 RCC－M、ASME與JB／T 4730.5焊縫滲透缺陷評判規定匯總

按照JB／T 4730.5Ⅰ級焊縫的驗收要求，常規島焊縫與RCC－M、ASME 核級焊縫在對滲透檢測所發現的線性顯示的處理上也是一致的，均把線性顯示作為不可接受缺陷處理。

三個標準的記錄和驗收規定差異主要集中在記錄閾值、圓形顯示的驗收規定等方面。

2.1 記錄閾值

RCC－M 規定核1、2、3級焊縫的滲透檢測僅記錄尺寸大于2mm 的缺陷顯示；此外，對任何總長度超過20mm 的同一直線上緊密排列的多個顯示，即使這些顯示都小于記錄閾值，但為了確定顯示的性質，也應記錄這些顯示并對其作進一步的分析。

ASME Ⅲ卷規定只有不連續性顯示的主要尺寸大于1／16in.（1.5mm）才視作相關不連續性。

JB／T 4730.5明確非相關顯示和虛假顯示不必記錄和評定，小于0.5mm 的顯示不計，除確認顯示是由外界因素或操作不當造成的之外，其他任何顯示均應作為缺陷顯示。

值得一提的是，由于滲透檢測顯示本身具有缺陷放大作用，缺陷顯示痕跡的顯示尺寸通常遠遠大于缺陷實際尺寸，實際檢測中人眼通常能分辨出的顯示尺寸在0.5mm 左右，而且缺陷顯示尺寸均小于0.5mm的缺陷重復檢出率也比較差［5－6］。

2.2 缺陷顯示長度計算

JB／T 4730.5規定兩條或兩條以上缺陷線性顯示在同一條直線上且間距不大于2mm 時按一條缺陷顯示處理，其長度為兩條缺陷顯示之和加間距。

筆者認為此規定主要是針對焊接接頭及其他部件質量分級中對線性缺陷長度的計算方法，盡管對于核電要求達到的I級焊接接頭不允許存在線性缺陷顯示，但對于焊縫檢測報告中缺陷顯示的記錄仍應關注此規定。

RCC－M、ASME未考慮將缺陷顯示間距計入缺陷長度，未進行相關描述。

2.3 單個圓形顯示的評定

RCC－M 中，一般的核1、2、3級焊縫可接受的單個圓形顯示的最大尺寸為4 mm，ASME 核級焊縫可接受的圓形顯示為直徑不超過3／16in.（5mm），而JB／T 4730.5Ⅰ級焊縫可接受的單個圓形顯示最大尺寸為1.5mm。

因此，滲透檢測評判時須明確焊接接頭適用的標準。鑒于核電行業對焊縫質量的重視，在一般的檢測中，即使圓形顯示尚未達到評定標準、甚至尚未達到記錄閾值，檢測人員也會要求將顯示位置打磨后重新滲透檢測以確認。

2.4 多個圓形顯示的評定

對于圓形顯示，只要其尺寸及分布位置滿足一定條件，各標準均允許在一定范圍內存在若干圓形顯示；但各標準選用的評定框大小及框內允許的顯示個數均不相同。

RCC－M 標準選用的評定框為10 000mm2的矩形框，根據焊縫級別的不同評定框內最多允許存在11個圓形顯示；而JB／T 4730.5選用35mm×100mm 評定框，對于Ⅰ級焊縫只允許在框內存在一處不大于1.5mm的圓形顯示。

考慮到排列成直線的圓形顯示有裂紋的可能，RCC－M 及ASME標準均對排列成直線的多個圓形顯示的個數及間距進行了限定；而核電行業常規島的滲透檢測一般在JB／T 4730.5基礎上規定檢查結果不允許存在任何裂紋、成排氣孔。因此，同樣的對多個圓形顯示，選用不同標準很可能得到不同的評定結果。

綜上，各標準對確認為缺陷的顯示均應進行定位、定性及定量評定，對于一般性焊接接頭，僅限于顯像評定標準而言，以JB／T 4730.5的評定方法最為嚴格，RCC－M 標準次之。值得特別指出的是，焊縫質量的優劣僅以缺陷顯示進行評價并不充分，缺陷滲透顯示并不是缺陷本身；而且顯像時間及評定時機對缺陷評定的結果有著明顯影響。顯像時間太短時缺陷顯示仍在擴散中甚至還未出現，而隨著顯像時間的延長，裂紋等缺陷的線性顯示可能逐漸變圓，相鄰顯示可能連成一片。

一般情況下，在顯像劑施加干燥后應立即觀察顯示跡象的形成過程和大小。對此RCC－M 標準及ASME BPVC均有相關論述，對于具體的滲透檢測應根據檢測材料及對象等的不同，在檢測工藝卡規定顯像時間內正確把握判定時機。

3 結論

（1）三個標準均將缺陷顯示分為線性顯示和圓形顯示兩類加以評判。

（2）核電站中核島核級焊縫與常規島焊縫均不允許存在線性顯示。

（3）三個標準在滲透顯示的記錄閾值、滲透顯示的長度計算方法、單個圓形顯示的評定以及多個顯示的評定方面存在明顯差異，記錄與評定時應加以注意。

（4）滲透檢測操作時，應正確把握滲透顯示判定時機，并根據相應的標準準確加以記錄和評判。

［1］RCC－M 2000（2002）壓水堆核島機械設備設計和建造規則［S］.

［2］ASME BPVC鍋爐和壓力容器規范［S］.

［3］JB／T 4730.5－2005 承壓設備無損檢測（第5部分）：液體滲透檢測［S］.

［4］胡學知.滲透檢測［M］.北京：中國勞動社會保障出版社，2007：128－129.

［5］馬新朝.核電工程中液體滲透檢測的質量控制及顯像結果評判差異性［J］.無損檢測，2014，36（9）：85－89.

［6］邢兆輝，高迎峰.JB／T 4730.5－2005《承壓設備無損檢測》答疑——滲透檢測部分（Ⅲ）［J］.無損檢測，2007，29（1）：45－47.