止回阀焊缝安全评定研究

　　分析了复杂载荷条件下止回阀焊缝的应力分布,研究了焊接模拟试件的拉伸性能、冲击韧性、断裂韧性、疲劳性能、疲劳裂纹扩展速率和门槛值等性能,采用国际上应用的安全评定体系BS 7910对止回阀环焊缝中存在的未熔合缺陷进行了安全评定。

1、概述

　　焊接安装在核岛一回路管道系统中的某止回阀为永久部件,运行期间不进行更换和拆卸。止回阀锻焊结构的焊缝在运行调试前检查发现了未熔合缺陷。如果进行焊缝缺陷返修,技术难度大,费用高,因此采用安全评定对缺陷进行评估,若未熔合缺陷的存在不影响系统的正常运行,则可以不返修,这样也可避免因设备返修延时造成损失。反之则必须进行返修,可以防止设备盲目带问题运行。因此,对止回阀结构焊缝中存在的缺陷进行安全评定具有十分重要意义。

2、缺陷分析

　　采用超声波探伤和射线探伤相结合的方法,确定了止回阀焊缝缺陷中危险性最大的两处缺陷为未熔合(图1) 。一处是长度为100mm 的缺陷(焊缝1) ,另一处是长度为60mm的缺陷(焊缝2) ,根据其尺寸和空间位置均可简化为埋藏缺陷(图2) 。缺陷采用a (缺陷深度的一半) 、c (缺陷长度的一半) 、B缺陷处结构的厚度) 、p (埋藏缺陷距表面的最短距离)和W (缺陷所在位置结构的宽度)等参数进行表征。焊缝1缺陷可表征为a = 115mm, c = 50mm的埋藏缺陷, 焊缝2 缺陷可表征为a = 115mm, c =30mm的埋藏缺陷。

图1　止回阀

(a)穿透缺陷(必需的尺寸: 2a、B) 　(b)埋藏缺陷(必需的尺寸: 2c、p、2a、B) 　(c)表面缺陷(必需的尺寸: 2c、a、B) 　(d)焊址缺陷(必需的尺寸: 2c、a、B) 　(e)孔中缺陷(必需的尺寸: c、a、B)

图2　缺陷类型

7、结语

　　通过按照设计工况估算设计寿命期间缺陷的疲劳扩展状态, 确定了焊缝1和焊缝2缺陷扩展后,仍为埋藏缺陷。按照水平1和水平2的评定程序对焊缝1和焊缝2缺陷进行断裂评定, 结果表明, 在设计工况和设计寿命期间带缺陷止回阀焊缝是安全的。鉴于止回阀的安全性十分重要, 实际工况也存在不确定性, 建议在检修维护的适当时机, 对已存在的焊接缺陷进行无损检测, 检查缺陷实际状况。

参考文献
　　〔1〕　BS 7910 - 1999, 金属结构中缺陷验收评定方法导则〔S〕