GB∕T 11809-2021 压水堆燃料棒焊缝检验方法 金相检验和X射线照相检验.pdf

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图5压力电阻焊横截面检验位置

4.5.3.1压力电阻焊环焊缝在浸蚀后有明显的焊接结合线，样品应机械抛光去除结合线，便于检查时确 认是否有焊接不连续区。 4.5.3.2其余样品，必要时可使用抛光布及抛光剂进行抛光

山东标准规范范本可用化学浸蚀法、薄膜浸蚀法或热染法进行浸蚀。适用的浸蚀方法见附录C。

4.6.1熔化焊焊缝的检测

4.6.1熔化焊焊缝的检测

样品磨面经薄膜浸蚀法浸蚀后不应擦拭，以免破坏浸蚀膜。对于正置式显微镜，可直接带水观察 倒置式显微镜，吹干水迹后在显微镜上观察，在适当倍数下测量环焊缝的P，或密封焊点的P 时照相记录熔化区图像，常用检测及照相倍数见附录D

4.6.1.2S，和S，的测量

4.6.1.3S的测量

按照附录E的方法测量有效熔深S

安照附录E的方法测量有效熔深S

4.6.1.4焊缝缺陷检验

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浸蚀后在适当放大倍数下检验样品的熔化区，如有裂纹、气孔、夹杂、气胀等缺陷，应记录其类型、尺 寸及部位

.6.1.5焊缝微观组织检

用热染法或其他有效浸蚀方法显示出三区后，在金相显微镜下检查焊缝熔化区、热影响区和基体的 晶粒组织，必要时照相记录，照相可采用明场或偏光照明。晶粒度的评级可按GB/T6394执行。

4.6.1.6环焊缝分层检测

胀等缺陷，直至磨完整个环焊缝熔化区。如有缺陷，在适当倍数下测量其大小并记录其位置，必要时照 相记录。

4.6.2压力电阻焊的焊接样品检测

4.6.2.1爆破试验破口位置检查

对爆破试验后样品检查是否沿焊缝结合线破裂，如图4所示，

对爆破试验后样品检查是否沿焊缝结合线破裂，如图4所示，

4.6.2.2V型槽缺陷检查

如果需要，按图4检查并测量V型槽缺陷的深度，超过规定值

如果需要，按图4检查并测量V型槽缺陷的深度，

4.6.2.3焊接不连续区总长度测量

如果需要，按图4测量焊缝内部的单个不连续缺陷长度以及焊接不连续区总长度，对于内部挤出物 部分出现的不连续区可不测量

4.6.2.4焊缝密实区长度测量

要，按图3测量焊缝密实区长度L，结果精确到

4.6.2.5焊缝状态检查

要，按图6所示检查焊缝状态，当出现管过熔或

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a）标准：焊缝根部与端塞端面平

b）管过熔：焊缝根部偏管子侧，包壳管过度熔合

4.6.2.6横截面缺陷检查

如果需要，检查横截面焊缝结合线处的缺陷并测量缺陷尺寸，横截面典型缺陷示意图见图7。当 孔间距小于3倍气孔直径时应视为一组串孔，测量其总长度。如果横截面上缺陷尺寸或数量超 的标准，可继续磨抛样品进行检查，直至无缺陷或超出检验区域为止，检验位置如图5所示。

图7压力电阻焊横截面样品典型缺隆

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X射线在穿透过程中，强度因吸收、散射和扩散等发生衰减。环焊缝照相采用厚度补偿法，透照时 将燃料棒环焊缝插人补偿块孔内，形成一个组合体，密封焊点可与上端环焊缝共用一个补偿块，置于X 射线透照场内一起透照。燃料棒焊缝的缺陷在X射线底片上形成特征影像，通过特征影像来判断并评 价焊缝质量。 燃料棒一般结构和焊缝位置见附录A

K射线的安全防护应符合GB18871和GBZ117的规定

5.3.1燃料棒焊缝射线检验人员应按照所从事的工作取得相应等级的民用核安全设备无损检测资格 证书。 5.3.2 工业X射线机操作人员应参加电离辐射安全与防护培训及考核，并取得相应类别的合 格证。

5.4.1工业X射线机

电压不超过320kV.焦点和焦距选择满足几何不

阶梯孔型像质计，像质计对X射线的吸收系数应与被检件一致或相近，每级阶梯厚度应与该级上 两个孔的直径相等，阶梯级数一般为3级，像质计宽度H为8mm～10mm，阶梯长度L不小于6mm。 梯级厚度和孔径加工精度：下偏差0mm，上偏差十0.015mm。孔中心到阶梯边缘及两个孔边缘之间的 最小距离应为孔径加1mm，孔应与阶梯表面相垂直，不应有倾斜边缘。粗糙度应优于Ra1.6。像质计 分类见表1,结构见图8。

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感屏，前屏厚度及后屏厚度为0.02mm~0.15m

图8像质计结构示意图

主要性能应符合GB/T19802的规定，亮度可调，屏亮度最小值不低于30000cd/m。灯屏应有通 光板遮挡非评定区

5.4.5工业X射线胶片

采用符合GB/T19348.1一2014中的C3类别或更高类别胶片，灰雾度不超过0.3。

厚度补偿块按所检焊缝形状和尺寸制造，其对X射线的线吸收系数与被检件一致或相近，且需经 X射线检验合格。孔加工尺寸要求：D8mm，D代表被检部位直径。在保证补偿块适度刚性的前 提下，补偿块厚度尽可能小

按照燃料科棒焊缝X射线照相检验补偿方法，厚度补偿块分为全补偿照相补偿块和半补偿照相补偿 块，厚度补偿块示意图见图9。按照附录F计算半补偿照相补偿块的最小透照厚度wmin，半补偿照相补 尝块应在焊缝区域选取合适的宽度，从补偿块的上下两面去除相同的厚度，保证焊缝有效区域的剩余厚 度大于或等于最小透照厚度Wmi即可

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D）半补偿照相厚度补偿块

图9厚度补偿块示意图

次透照长度，单位为毫米（mm）； ffd 焦距，单位为毫米（mm）； 6 一工件至胶片距离，单位为毫米（mm）； K 透照厚度比，一般取1.03

将燃料棒插人补偿块的圆孔内时，应使环焊缝、密封焊点处在规定的位置，使全部被透照燃料棒的 环焊缝处在一条直线段上。透照时，X射线发生器窗口中心指示器应对准此直线段的中点。 透照时，所有补偿块的透照有效区应处于有效透照场内。像质计和铅字标识处在投影正面，其投影 不应与焊缝投影重叠。且像质计宜处在射线照相最不利的位置。 透照件布置见附录G

5.5.3环焊缝和密封焊点的表面要求

环焊缝和密封焊点的表面质量应经外 表面的不规则状态在底片上的图像不应掩盖焊 缝中的缺陷或与之相混淆，否则应做适当的修整

5.5.4像质计灵敏度

像质计灵敏度要求识别的双孔一般在阶梯孔型像质计的第2级阶梯上，同一阶梯上的双孔均 认为可识别，不同透照厚度下像质计可见的双孔尺寸如表2所示

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表2透照厚度与像质计阶梯厚度及孔径关系

5.5.5几何不清断度

几何不清晰度值应小于0.1mm，按照公式（2)计算。 dXb

U 几何不清晰度，单位为毫米（mm）； d 焦点尺寸，单位为毫米（mm）； 工件至胶片距离，单位为毫米（mm）； ffd 焦距，单位为毫米（mm）

应采用金属增感屏、铅板、准直器等适当措施，屏蔽散射线和无用射线。初次使用的检测工艺，以及 检测条件和环境发生变化时，应进行散射线检查。散射线检查方法：在背板与暗盒之间放置一个铅字符 号“B"（B的高度为13mm，厚度为1.6mm），若在底片上出现黑度低于周围背景黑度的“B”字影像说明 背射线防护不够，底片不合格，需增大背散射防护铅板的厚度。若底片不出现“B”字影像或“B”字影像 黑度高于周围背景黑度，说明背射线防护符合要求

底片上的各种标识应清晰、完整，

质计第2级阶梯上测量底片密度，底片密度应在

不符合5.5.2、5.5.4、5.5.7、5.5.8的规定或发现有影响底片评定的伪缺陷时，应重新透照

5.5.10 透照参数

通过工艺试验或制作被检件材质的曝光曲线来确定透照参数。

将X射线胶片和铅增感屏装入暗盒内，增感屏应保持清洁、

射线胶片和铅增感屏装入暗盒内，增感屏应保持

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将暗盒紧贴于工件上，保证在整个射线透照过程中胶片与增感屏始终相互贴紧，没有任何机 伤。

环焊缝及密封焊点透照布置示意图见附录G。X射线照相检验按补偿差异分为全补偿照相法和半 补偿照相法，见附录H。在采用全补偿照相时，环焊缝应透照三次，每次透照完成后，将燃料棒转动60° 或120°。在采用半补偿照相时，环焊缝透照次数为n，n=180°/0（0≤60°），180°应能被θ整除，0是燃料 棒转动角度

6.5.1底片图像质量评

提供的程序和参数或其他的有效方法对透照后

底片应干燥后进行评定；评片时，对底片上不需要观察或透光量过强的部分应适当屏蔽，所评定的 底片质量应符合5.5.4、5.5.7、5.5.8的规定

5.6.5.2焊缝缺陷评定

焊缝缺陷评定按技术条件及检验规程相关要求

a）熔深等参数的测量结果； b）缺陷几何尺寸及部位； c）检验人员及日期。

X射线照相检验报告包括但不限于以下内容： a）质量标准及版本； b）X射线照相检验条件：设备型号、焦点尺寸、焦距、管电压、管电流、透照时间、像质计的选择、胶 片型号、增感屏、洗片温度、洗片时间等； c）燃料棒编号及对应透照日期、批次； d）缺陷燃料棒编号、缺陷部位及性质； e）检验人员及透照日期、评片人员和复核人员签名及日期

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燃料棒一般结构和焊缝位置示意图见图A.1。

附录A （资料性） 一般燃料棒结构图

图A.1压水堆燃料棒结构示意图

图A.1压水堆燃料棒结构示意图

B.1环焊缝及密封煌点纵向样品

燃料棒密封焊点与环焊缝在同一端塞且在同一纵截面检验时，可一起切取。用线切割或机械加工 方法取适宜长度的样品，一般取Ls为15mm～20mm，切割面距中轴线距离t为0.5mm~1mm，然后 沿切割面剖开取较大块，见图B.1

B.2环焊缝横向分层检测样品

图B.1环焊缝及密封焊点纵截面取样示意图

用线切割或机械加工方法将样品沿切割面切去端头，然后取适宜长度的样品，一般取Ls为15mm～ ~1 mm,见图B.2

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B.3爆破后的压力电阻焊环焊纵向样品

焊缝横向分层检测取样

B.4测量密实区长度的压力电阻焊环焊纵向样品

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B.5压力电阻焊环焊横截面样品

量密实区长度的压力电阻焊环焊纵向样品示意

用线切割或机械加工方法沿切割面 2横向切断，取适宜长度的样品，一般取Ls为 15mm～20mm，见图B.5，切割面1距端塞端面距离l由设计文件规定

1、2 切割面： 切割面1距端塞端面的距离 L 样品长度，

压力电阻焊环焊横截面

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薄膜浸蚀法也称薄膜染色法。样品经选定的薄膜浸蚀剂浸蚀之后，由于浸蚀剂与磨面上组织化学 作用的结果，磨面上形成一层厚薄不均匀的化学沉积物覆盖在各组织上，在白色光的照射下，引起了光 的干涉现象。在焊缝熔化区覆盖的较浅颜色的沉积物与较深颜色基体形成明显的界限，用肉眼或显微 镜均能清晰地分辨和测量

化学浸蚀是选定适当的化学浸蚀液对检验面进行浸蚀，其浸蚀过程是一个化学溶解过程。浸蚀剂 首先把磨面表层的非晶形层溶去，接着就对晶界起化学溶解作用，继续浸蚀，浸蚀剂将对晶粒起溶解作 用，由于磨面上每个晶粒的位向不同，溶解速度各异。浸蚀后，每个晶粒将露出原子最密排面，并与磨面 形成不同的角度。在显微镜垂直光线照射下，将显示出阴暗不一的晶粒组织

热染法用于检验燃料棒焊缝的熔化区、热影响区及基体组织（简称三区组织）。热染法是置抛光好 的样品于400℃～500℃空气中加热，使磨面形成一层氧化膜石油天然气标准规范范本，在同一温度下由于晶粒位向的差异，氧 化能力高低各异，致使不同晶粒形成氧化膜厚度不一，靠白色光在氧化膜之间产生干涉而显示出不同色 彩的晶粒组织

适用的浸蚀方法见表C.1

表C.1适用的浸蚀方法

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接缝和焊接缺欠，测量精度宜满足样品要求。如遇 到难以判断的组织或缺欠，可放大至更高一级倍率下检测。如测量值超过当前倍数下测量范围，可通过 较高倍数确定测量位置后，使用低一级倍数进行测量

金相样品照相倍数宜使视场大小包含大部分待检区域，如环焊缝、密封焊点熔化区，压力电阻焊变 形区。对焊接缺陷照相时宜显示缺陷在焊接接头中的相对位置，必要时可分别提供同一位置的低倍和 高倍照片。