核力容器安注管和安全端連接焊縫射線檢測仿真研究

核力容器安注管和安全端連接焊縫射線檢測仿真研究

目前，在我國的核電廠安裝、服務前和服務檢查中，輻射檢測是確定焊接口是否合格的重要檢測方法。在輻射檢測過程中使用的參量（如距離、曝光時間、透照方法等）對檢測結果有顯著影響。在某核電項目安裝工程中,安裝公司對某機組壓力容器安注管與安全端連接處的一道規(guī)格為ue788273mm×25.4mm的焊縫進行了射線檢測,結果發(fā)現在底片中存在一處8mm夾渣缺陷顯示,按照RCC-M1級焊縫驗收標準進行驗收,判定為合格缺陷。水壓試驗前監(jiān)理公司對此底片進行復查,仍然認為該缺陷顯示是合格的。役前,第三方公司對該焊縫進行射線檢測后,卻在底片中發(fā)現一處17mm長的夾渣缺陷,根據標準判定為不合格缺陷。經查證,安裝公司與第三方公司均采用雙壁單影的透照工藝,僅曝光次數不同,就產生了不同的評定結果?，F場打磨過程中,發(fā)現焊縫中缺陷位置如下:從焊縫表面向下10mm~13mm深有3個夾渣,最大3mm,最小1mm左右,且不在同一深度;深度15mm左右,有一長夾渣為8mm,還有少量點狀夾渣,但深度不同。本文通過利用CIVA仿真平臺建立模型,對該規(guī)格焊縫的射線檢測過程進行模擬仿真分析,研究曝光次數對射線檢測結果的影響。1輻射檢測模擬試驗過程的光束檢測1.1缺陷導入模型針對規(guī)格為ue788273mm×25.4mm的管道對接焊縫,使用CIVA仿真軟件建立物理模型,并在模型中插入缺陷,模型示意圖見圖1,插入缺陷的具體位置及尺寸如下:缺陷一:長7.0mm、寬0.5mm、高0.5mm,位于(R=115mm,-86°)處;缺陷二:長1.4mm、寬0.5mm、高0.5mm,位于(R=125mm,-90°)處;1.2透照方式及參數對射線檢測結果進行仿真,根據仿真結果分析曝光次數對射線檢測結果的影響,透照方式及參數如下:透照方式:雙壁單影,如圖2所示;源強:100Ci;曝光次數:4、5、6、7、8。2試驗結果及分析2.1底片質量缺陷的判定RCC-M1級標準對焊縫中夾渣缺陷的驗收要求如下:最大尺寸L大于表1給定值的任何單個夾渣。如果兩個夾渣間距小于其中較小夾渣長度的6倍,則視為一個夾渣。在12e長度上,長度大于e的任意一組夾渣;如果兩個夾渣間距小于其中較大夾渣長度的6倍,則認為它們屬于同一組夾渣。根據以上驗收標準,安裝公司曝光4次,底片中發(fā)現的夾渣缺陷最長為8mm,通過表1可知該缺陷小于e/3,因此判定為合格缺陷;第三方公司曝光6次,底片中發(fā)現的夾渣缺陷長度為17mm,通過表1可知該缺陷大于e/3,因此判定為不合格缺陷。出現以上結果的原因是,第三方公司透照結束后,將底片中出現的兩個夾渣缺陷視為一個缺陷,因此缺陷長度超出標準范圍,最終判定為不合格。2.2civa模擬仿真結果及分析根據缺陷在底片中顯示的位置,在其他透照參數相同的條件下,分別曝光4、5、6、7、8次,底片仿真結果如圖3所示,圖4是焊縫中插入的缺陷在底片中的成像投影示意圖。從圖中可以看出,缺陷在底片中的顯示情況,如缺陷一和缺陷二,并可以測量缺陷間距,由于曝光次數的不同,缺陷在底片中顯示的位置有所變化。表2是射線檢測CIVA仿真結果數據表,從表中可以看出,按照RCC-M1級焊縫驗收時,曝光4次時,底片缺陷顯示合格,當曝光5、6、7、8次時,底片缺陷顯示不合格。圖5是射線檢測CIVA仿真曝光次數及曝光時間對檢測結果的影響,從圖中可以看出,當缺陷顯示在底片有效評定區(qū)域邊緣位置時,對處在不同深度的相鄰兩缺陷在底片上成像的間距有較大的影響,隨著曝光次數的增加,一次透照長度減小,兩缺陷間距變小,且缺陷間距變化率減小,曲線逐漸變緩;隨著曝光時間的增加,底片黑度逐漸增加?？芍?曝光5、6、7、8次時,由于缺陷間距減小,缺陷間距小于較小缺陷長度的6倍,將缺陷一和缺陷二視為一個缺陷,并加上兩缺陷的間距,因此判定為不合格。2.3曝光次數優(yōu)選針對規(guī)格為ue788273mm×25.4mm的管道對接焊縫,采用雙壁單影法進行透照時,最少曝光次數N由式(1)求出:式中α—與弧AB對應的圓心角,°;當F→D時,α→2θ,根據公式(1)可以得出透照4、5、6、7、8次時,影像最大失真角分別為22.5°、18°、15°、12.9°、11.25°,隨著曝光次數的增加有效半輻射角η和影響失真角θ減小,則透照厚度比K減小,同時橫向裂紋檢出角也會減小,可以提高底片的質量,提高裂紋缺陷檢出率。結合表2的數據和圖5可知,隨著曝光次數的增加,一次透照長度和缺陷間距的變化率減小,最大失真角的