核電異種鋼焊縫性能及超聲檢測技術.pdf

1、核能是世界公認的安全、經(jīng)濟、清潔能源，許多國家都將發(fā)展核能作為本國能源計劃的重點。核能的堆型和容量有很多種，且在不斷地發(fā)展和完善，目前世界上裝機容量最多的是輕水壓水反應堆(PWR)。輕水壓水堆核電站一回路包括反應堆壓力容器、穩(wěn)壓器、蒸汽發(fā)生器、主泵、主管道等，壓力容器的異種鋼之間焊接所產生的焊縫性能如何，將直接影響到核電的安全性。本文研究了核電壓力容器異種鋼焊縫的性能及其薄弱環(huán)節(jié)，通過超聲仿真檢測技術模擬了缺陷的形狀、分布、位置和超聲檢

2、測參數(shù)，采用核電現(xiàn)場多通道雙晶縱波聚焦超聲檢查技術對仿真結果進行了驗證。
　　針對異種鋼焊縫，開展了焊縫成分、組織和性能研究，分析了斷口微觀形貌，并研究了焊縫融合線處的合金元素遷移率等，從而為探尋壓力容器異種鋼焊縫可能存在的薄弱環(huán)節(jié)提供實驗依據(jù)。研究結果表明，壓力容器異種鋼焊縫低合金鋼側熱影響區(qū)存在明顯的粗晶區(qū)和細晶區(qū)，細晶區(qū)顯微硬度相對于母材增加了17％左右;熱影響區(qū)沖擊值波動較大，沖擊性能不穩(wěn)定，脆化和裂紋傾向較高，拉伸試樣全

3、部斷于該部位;同時由于低合金鋼強度級別明顯低于奧氏體不銹鋼，判斷低合金鋼側熱影響區(qū)是整個異種鋼接頭性能的薄弱環(huán)節(jié)。
　　根據(jù)異種鋼焊縫性能研究結果，利用CIVA超聲仿真軟件在壓力容器異種鋼焊縫低合金鋼側熔合線粗晶區(qū)域構建超聲仿真模擬裂紋，模擬裂紋基本特征為:30mm×10mm矩形，方向與焊縫熔合線相平行，距工件內表面的深度為9mm。超聲仿真研究結果表明，針對構建的模擬裂紋，采用1.5MHz、70°TRLFS20超聲探頭檢測時缺陷響

4、應幅值最大，檢測效果最好。
　　在超聲仿真試驗結果基礎上，本文選擇了4個1.5MHz、70°TRL FS20雙晶縱波聚焦斜探頭，輔以4個1.5MHz、45°TRL FS20雙晶縱波聚焦斜探頭和1個2MHz單晶縱波直探頭，從不同方向對超聲試塊進行了驗證性掃查。1.5MHz、70°TRLFS20探頭掃查深度范圍為距RPV試塊內表面0～13mm，1.5MHz、45°TRL FS20探頭掃查深度范圍為距試塊內表面3～23mm，覆蓋了超聲仿

5、真裂紋模擬區(qū)域。超聲檢查結果:選取帶缺陷的試塊進行驗證性超聲掃查，發(fā)現(xiàn)試塊內表面存在三處缺陷，缺陷長、高分別為20.5mm、7.4mm，27.5mm、13.1mm，38.4mm、15.4mm;本課題RPV超聲試塊焊縫及兩側熱影響區(qū)無可記錄缺陷，表明該試塊既無仿真預估的裂紋，也無氣孔、夾雜等其它缺陷存在。
　　根據(jù)試驗研究結果，本論文探討了壓力容器異種鋼焊縫服役環(huán)境和性能劣變機理，晶粒尺寸對超聲波檢查的影響，仿真技術與超聲波檢測的關