尺寸测量在核电建造目视检测中的应用及优化

曾亚

中国核工业二四建设有限公司  265100

【摘要】 目视检测是无损检测的重要方法之一，在核电站的原材料、制造、安装以及在役不同阶段均有广泛应用。本文就目视检测在制造阶段中尺寸测量的一些检测方法及检测工器具的选用进行总结，对其工艺进行优化，采取有效措施提高现场检测准确率及效率。

【关键词】目视检测；尺寸测量；工艺优化

引言

核电站建设中存在大量的焊接工作，在工作过程中我们需要在不同阶段进行外观检测及尺寸测量，确保焊接质量。焊前准备阶段坡口及组对尺寸的控制，可有利于焊接工作的开展，是焊接质量的有效保证。焊接过程及最终焊缝尺寸的控制，是保证产品及构件最终质量及其使用性能的重要手段。核电站设备众多、空间紧凑，焊接工艺复杂，焊接量大，要求严格，尤其是接头形式多种多样等，这些给检测带来较多制约。本文就核电站建设过程中所遇到的一些问题进行介绍并对其检测工艺的应用及优化改进进行探讨。

1、总体要求

核电站建设中，目视检测应当在以下施工阶段进行：

坡口组装前：所有待焊表面及其相邻区域15mm宽度范围内，在进行其它表面检验之前，均应进行外观检查和尺寸检查。

坡口组装后：待焊全部表面及邻近区域，以及当背面可见时，背面及其周围邻近区域均应进行外观检查和尺寸检查。当定位焊缝不清除掉时需对定位焊缝进行同样的检查。

焊后：焊后和/或热处理后焊缝，在进行其它无损检验之前，所有焊缝均应进行外观检查和尺寸检查。

1.1、检验的先决条件：

被检区域应清洗干净，表面无任何影响检查和评定的污物；

检验场所必须有充足的自然或人工照明，被检表面的照明度应不低于1000 lx;使用裸眼进行外观检验，必要时，使用最大放大倍数为6倍的放大镜检查；当被检表面可接近时，在正常情况下，眼睛视线与受检表面所成的视角应不小于30°，离受检面距离不超过600mm，并应使表面不得有眩光反射干扰；

日光或人工光照明必须能在灰色参考背景上分辨出一条0.8mm宽的黑线，灰色参考背景的反射率约为18%；

1.2、检验工具：

测量仪器应处于良好的工作状态，检验合格证在有效期内，本文所述所有工器具均应在标定或自校准合格后方可使用。由于核电工程施工焊缝很多尺寸较大，现场检测时使用到MG-8型焊接检验尺进行测量。          

2、检测要求

2.1、坡口及组对尺寸检验：

测量坡口角度、钝边和组对间隙等。

2.2、焊缝的尺寸检查：

焊缝尺寸应符合设计图纸文件要求，对焊缝余高进行检查。

3、难点及改进

3.1、坡口角度测量

3.1.1、坡口角度对焊接质量的影响：

坡口角度过大或过小都会对焊接质量产生不同程度的影响。从表面上看，坡口角度过大只是会造成填充金属增多，焊接时间变长，影响经济效益，但是焊接量的增大及时间的延长，会导致焊接变形增大；坡口角度过小，造成的直接问题是熔深不足，容易造成夹渣。另外，熔深不足在某些情况下会影响焊缝有效厚度的大小，从而降低焊缝强度。坡口角度过小另一个很隐蔽的问题是容易产生裂纹。

3.1.2、常规坡口角度测量

坡口角度的测量：用主尺与多用尺配合测量坡口角度，多用尺所示的数值即为坡口角度[2]。

3.1.3、难点及优化

采用不同厚度及宽度的板材对接时，如不做平缓过渡处理，焊缝在高出薄板厚度处易引起应力集中和产生未熔合等焊接缺陷，影响焊接质量。为避免出现此类问题，常把较厚的板边逐渐削薄，达到两接边处等厚。削薄后按等厚钢板对接的要求开坡口。               

常规焊接检验尺HJC40型可直接测量角度为90°~150°，测量锐角时需通过间接测量另一平行面钝角进行换算，针对上述变截面坡口角度测量时，由于B面为过渡倾斜面，测量时只能以A面为基准面，测量角度为锐角(60°±2.5°)，以满足坡口角度30°±2.5°的要求，焊检尺测量范围无法满足，我们仅能采用多功能角度尺进行测量，此类工具操作较复杂，检测效率不高。针对现场批量加工构件，我们根据图纸设计尺寸要求加工了一批不同角度的样板尺(见图1)，利用样板尺对工件坡口进行测量，可快速检测出超出允许尺寸偏差范围外的部位，对其予以标记。样板尺的制作简单，可批量制作，多人同时检测，同时操作方法也简单。工艺的优化，既提高了检测效率，也避免了漏检，有效保障了现场施工质量及进度。

图1：不同角度坡口样板尺                                 

3.2、组对间隙测量

3.2.1、组对间隙对焊接质量的影响

组对间隙过大，焊接难度增加，焊接量增大，焊接时间延长，增大焊接应力，且容易产生焊接变形。最对间隙过小，焊缝易产生未焊透。

3.2.2、常规组对间隙的测量

用多用尺插入两焊件之间，此时多用尺所示数值即为间隙值。

3.2.3、难点及优化

现场组对时，由于焊接方式不同，不带衬垫的焊接接头可直接采用焊接检验尺的多用尺进行测量，但带有衬垫的焊接接头由于组对后背面衬垫阻挡，多用尺无法完全插入组对间隙中进行尺寸测量，对此，我们通过不同测量工具的对比，最终选用电子数显游标卡尺进行测量，操作简便有效，检测结果准确直观。

3.3、焊脚高度测量

3.3.1、焊脚高度对焊接质量的影响

焊脚高度过大，会造成焊接应力大，有的还会形成过大的焊接变形，焊脚高度过小，会造成强度不够。

3.3.2、常规焊脚高度的测量

用主尺的工作面紧靠焊缝和焊件并尽量与底面垂直，滑动高度尺与焊件的另一边（底面）接触，此时高度尺所示的数值即为所测的焊脚高度值。

3.3.3、难点及优化

然而现场往往由于结构空间受限，常规焊接检验尺无法直接测量(见图15)。对此，我们制作了一批不同尺寸的样板尺(见图2)，对焊脚高度进行测定，可快速有效检测出焊脚过大或不足区域。并通过市场调研，采购了一款专用型的焊缝检验尺（见图3），利用它对超差焊脚尺寸区域进行准确定量，有效提高了现场检测效率及准确度。

                 

                       

图2：不同尺寸焊脚样板尺              图3：专用型焊缝检验尺

3.4、焊接变形量的测量

焊缝的两邻接板平面之间存在变形角度。为控制焊缝两侧有效变形，由于两侧构件采用焊接形式连接，中间存在焊缝余高。常规角度尺无法紧密贴合，无法测量角度，早期我们采用的是制作一个3°的样板进行比较，但精度不高，针对焊工考试中的要求无法给出精确数值。通过市场调研，我们选用了一款坡度测量仪，测量时以B侧为基准面进行调零，再将坡度仪置于A侧，所侧坡度即为焊接变形角度。该测量方法快捷有效，精度较高。

图4：基准面校准

图5：变形角度测量

4、总结

通过对焊接的不同阶段尺寸测量方法的介绍，完整阐述了从焊接准备阶段、组对阶段到最终焊缝成型后的尺寸测量方法，从常规检测方法到优化后的测量工艺以及对使用到的测量工具的选用介绍，对核电站工程建设施工焊接目视检测具有一定的指导意义及质量保障。

参考文献

[1] CP04T2009 焊接坡口和焊缝的外观、尺寸检验.

[2] 机械工业出版社 目视检测[M].