(高清版)GBT 41822-2022 核聚變堆高溫承壓部件的熱氦檢漏方法

核聚變堆高溫承壓部件的熱氦檢漏方法2022-10-12發(fā)布2023-05-01實施國家市場監(jiān)督管理總局前言 I 2規(guī)范性引用文件 3術語和定義 4符號 5一般要求 6熱氦檢漏測試設備 37真空熱氦檢漏測試流程 58檢測報告 7I本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由全國核能標準化技術委員會(SAC/TC58)提出并歸口。本文件起草單位：核工業(yè)西南物理研究院、成都國光電氣股份有限公司、核工業(yè)標準化研究所。本文件主要起草人：諶繼明、冷楨、王平懷、周毅、沈麗如、金凡亞、王焜、李濘、李昱昉、潘建均、于浩洋。1核聚變堆高溫承壓部件的熱氦檢漏方法本文件描述了核聚變堆高溫承壓部件在處于高溫、內部承受高壓氦氣壓強下的氦檢漏試驗方法。本文件適用于核聚變堆高溫承壓部件、聚變堆真空室內部件、真空密封結構件和其他運行在高溫環(huán)境下部件的密封性試驗，以及其他領域高溫或高溫承壓部件的密封性檢測。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T150.4—2011壓力容器第4部分：制造、檢驗和驗收GB/T9445無損檢測人員資格鑒定與認證GB/T12604.7—2021無損檢測術語泄漏檢測GB/T40335—2021無損檢測泄漏檢測示蹤氣體方法NB/T47013.8—2012承壓設備無損檢測第8部分：泄漏檢測3術語和定義GB/T12604.7—2021界定的以及下列術語和定義適用于本文件。由于殘留的示蹤氣體或其他物質而引起探測器響應的穩(wěn)定或波動的檢漏儀輸出信號。本底噪聲backgroundnoise本底漏率穩(wěn)定后，5min內本底漏率振幅的最大變化值。注：不計及偶爾出現(xiàn)的大脈沖值。在被測部件處于高溫(大于80℃)下進行的氦檢漏測試。注：測試溫度根據(jù)被測部件的實際運行條件或用戶要求確定。下列符號適用于本文件。C:氦氣純度，%。D:系統(tǒng)誤差，%。2M?:打開連接到試驗設施真空室的標準漏孔后，氦質譜檢漏儀的穩(wěn)定讀數(shù)，Pa·m3/s。M?:打開標準漏孔前，氦質譜檢漏儀的穩(wěn)定讀數(shù)(或系統(tǒng)本底漏率),Pa·m3/s。M?:關閉連接至試驗設施真空室的標準漏孔后，向被測部件充入氦氣時，氦質譜檢漏儀的穩(wěn)定讀M?:關閉標準漏孔后，氦質譜檢漏儀的穩(wěn)定讀數(shù)(或系統(tǒng)本底漏率),Pa·m3/s。P?:被測部件運行工況時的最高壓力，MPa。Pes:氦檢漏測試時氦氣的實際壓力，MPa。Q:被測部件的實際漏率，Pa·m3/s。Q:標準漏孔標稱漏率值或名義漏率值，由校驗機構經(jīng)檢定后給出，Pa·m3/s。Q.:標準漏孔經(jīng)使用溫度和年限修正后的漏率，Pa·m3/s。T:測試時的環(huán)境溫度，℃。T?:標準漏孔標定時對應的溫度，℃。T:熱氦檢漏時的測試溫度，℃。α:溫度系數(shù)，℃-1,由校驗機構經(jīng)檢定后給出。5一般要求5.1檢測人員熱氦檢漏的操作人員及審核人員應符合GB/T9445或同等標準的要求。5.2準備階段5.2.1熱氦檢漏測試應在部件水壓試驗(先行壓力)和初步氦罩檢漏測試后進行。5.2.2水壓試驗后，應對部件進行徹底排水、清潔和干燥處理。5.2.3應通過NB/T47013.8—2012中附錄F的技術，使用氦罩法對被測部件進行初步氦罩檢漏測試，被測部件的真空密封性應滿足要求。5.2.4對于氦罩檢漏測試，氦罩內的氦濃度應至少為50%。5.3熱氦檢漏測試5.3.1在熱氦檢漏測試之前，部件應在真空加熱裝置中進行200℃~250℃烘烤除氣處理，應在壓強不大于1×10-3Pa的真空中進行烘烤。根據(jù)被測部件的材質和尺寸應保溫8h～24h,且應控制升溫和降溫速率，以免造成較高的熱應力損壞部件。具體升溫和降溫速率需要根據(jù)被測部件的使用條件和用戶其他要求來決定。5.3.2聚變堆承壓部件的熱氦檢漏測試包括重復的常溫氦檢漏測試和熱氦檢漏測試，開始并結束于常溫氦檢漏，其示意圖如圖1所示。整個測試過程都應按照GB/T40335—2021中的B組技術進行。被測部件應放置在真空室中，在用氦氣充入被測部件內部腔體之前，應將部件內部回路抽至低于100Pa的壓力。對于熱氦檢漏測試，充入被測部件中的氦氣濃度不低于99%。5.3.3當待測部件只含單一材料時，只需進行一次從冷態(tài)到熱態(tài)的循環(huán)熱氦檢漏測試，待測部件包含非單一材料時，應進行至少兩次從冷態(tài)到熱態(tài)的循環(huán)熱氦檢漏測試。每個測試溫度下應至少進行兩次從環(huán)境大氣壓強到測試壓強的壓力循環(huán)，以使?jié)撛诘娜毕輳堥_到足以被示蹤氣體滲透并被檢測到的程度，減小部件運行中的潛在泄漏風險。5.3.4承壓部件測試壓力應盡可能接近部件的工作壓力，壓力方向應與部件運行工況下的實際壓力方3向保持一致。壓力循環(huán)期間的增壓和減壓要求應符合GB/T150.4—2011的第11章。5.3.5在進行氦檢漏測試期間，當開啟氦質譜檢漏儀進行測量時，應保證所有泄漏的氦氣全部通過氦質譜檢漏儀進行檢測；不允許使用氦質譜檢漏儀的電子修正(即對氦質譜檢漏儀進行復位歸零設置),以保障足夠高的測試準確度。5.3.6當系統(tǒng)檢測靈敏度(在每次檢測中，未對被測部件施加示蹤氣體前，根據(jù)標準漏孔標定結果計算得到的氦檢漏系統(tǒng)的最小可檢測漏率)因部件放氣而不能滿足要求時，應檢查系統(tǒng)并采取措施，直到本底漏率降低到可接受水平。標引序號說明：Piey——氦檢漏測試時氦氣的實際壓力；Tres——熱氦檢漏時的測試溫度；RT——室溫；①——初始常溫氦檢漏；②——熱氦檢漏；③——最終常溫氦檢漏(低于80℃即視同常溫)。圖1熱氦檢漏測試示意圖6熱氦檢漏測試設備6.1熱氦檢漏測試系統(tǒng)熱氦檢漏系統(tǒng)至少包括真空室、被測部件、加熱/冷卻單元、溫度控制和測量單元、標準漏孔、氣體加壓單元、真空抽氣單元和氦質譜檢漏儀，如圖2所示。4GB/T41822—2022EH—-電加熱裝置；FP—-前級泵；G1,G2,G3——真空規(guī)；He——氦氣瓶或氣源；LD——氦質譜檢漏儀；MP——主抽泵；RL——標準漏孔；SV——安全閥；VP——真空泵。圖2熱氦檢漏系統(tǒng)示意圖6.2真空室被測部件放置在真空室內，其內部通道連接至抽真空和氦氣源系統(tǒng)。應使用真空規(guī)(G2)測量和監(jiān)測真空室中的壓力，另一個真空規(guī)(G3)用于測量試驗部件中的壓力。6.3真空抽氣單元應采用無油系統(tǒng)，由主抽泵(MP)、前級泵(FP)、真空計和閥門組成，該抽氣單元應使真空室內的壓力在高溫(不高于300℃)時能有效地抽真空至1×10-3Pa。6.4加熱/冷卻單元6.4.1被測部件可通過真空室內的內部加熱、電加熱器或者循環(huán)高溫惰性氣體流經(jīng)部件內部冷卻通道進行加熱。6.4.2被測部件應放置在真空室的加熱有效區(qū)內。在加熱和冷卻階段，應控制加熱或冷卻速率，以防5GB/T41822—2022止部件因不可接受的熱應力而損壞。真空室內的電加熱器宜采用金屬鎧裝式加熱器或其他隔離保護措施的電熱元件。6.5標準漏孔標準漏孔應連接到真空室壁上，并遠離抽氣口，以便準確檢查整個系統(tǒng)的靈敏度。標準漏孔的標稱值與被測部件規(guī)定的最大允許泄漏率值在同一數(shù)量級水平。6.6氦質譜檢漏儀氦質譜檢漏儀的靈敏度應能檢測出比被測部件要求的最大允許漏率低一個數(shù)量級的泄漏，應選擇滿足真空室高真空泵對檢漏壓強下前級抽速的要求。6.7其他選配設備6.7.1氦氣濃度檢測器：監(jiān)測環(huán)境中的“空氣中氦濃度”。6.7.2氦噴槍：用于定位系統(tǒng)或被測部件的泄漏位置。6.8設備的標定和檢定所有設備應在周期檢定有效期內。7真空熱氦檢漏測試流程7.1部件安裝及抽真空被測部件應置于真空室內，部件內腔或冷卻通道通過管道穿過真空室器壁與氦氣源相連。管道連接可采用焊接或可拆卸密封。在關閉真空室之前，應通過GB/T40335—2021中A組技術檢查接頭的真空密封性，泄漏率應低于部件的最大允許漏率。部件安裝完成后，應將真空室抽真空至低于1×10-3Pa。7.2檢漏系統(tǒng)校準開啟標準漏孔，檢查檢漏儀讀數(shù)直至穩(wěn)定。其中Q。經(jīng)溫度修訂后的值為Q.,其值通過公式(1)進行計算，當本底漏率發(fā)生變化時，應重復校準。 (1)D根據(jù)公式(2)計算，其值應在±20%以內。 7.3系統(tǒng)靈敏度及相關物理量測定測量步驟如下：a)測量并記錄M?和In;b)打開連接到檢測裝置真空室的標準漏孔，待檢漏儀讀數(shù)穩(wěn)定后，測量并記錄M?;c)關閉標準漏孔后，測量并記錄M?;d)向被測部件充入氦氣至P并保壓后，測量并記錄M;e)Q、根據(jù)公式(3)計算，其值應小于部件的最大允許漏率；f)當本底漏率發(fā)生變化時，應重復此操作。6GB/T41822—20227.4被測部件漏率的計算…………根據(jù)公式(4)和公式(5)計算被測部件的漏率。當氦檢漏測試時的示蹤氣體壓力與部件的規(guī)定工作壓力完全相同或在±5%的公差范圍內時，Q由公式(4)確定。當氦檢漏測試時的示蹤氣體壓力不同于部件的工作壓力時，Q應通過公式(5)確定。………(5)7.5常溫氦檢漏測試常溫氦檢漏測試步驟如下。a)將部件內部回路抽至低于100Pa的壓力。向被檢部件內腔或冷卻通道中充入要求純度的氦氣至P,升壓速率不大于0.2MPa/min。在P下至少保持15min。b)泄壓至大氣壓強。c)重復步驟a)和b),達到至少兩次壓力循環(huán)。d)在壓力循環(huán)開始前和結束后，應進行檢漏系統(tǒng)校準，重復7.2和7.3的步驟，確保系統(tǒng)的靈敏度滿足要求，若有變化，應以新的標定結果計算部件漏率。e)在整個過程中通過氦質譜檢漏儀監(jiān)測并記錄系統(tǒng)本底漏率，分析計算被檢部件漏率，P下的漏率應小于部件的最大允許泄漏率。7.6熱氦檢漏測試7.6.1熱氦檢漏準備熱氦檢漏準備包括：a)升溫部件至測試的溫度，誤差為±10%;b)在保持測試溫度的同時，依次重復7.2和7.3步驟。7.6.2熱氦檢漏測試熱氦檢漏測試步驟。a)向被檢部件內腔或冷卻通道中充入要求濃度的氦氣至P,升壓速率不大于0.2MPa/min。在P下至少保持15min。b)泄壓至大氣壓強。c)重復步驟a)和b),達到至少兩次壓力循環(huán)。d)在最后一次壓力循環(huán)保壓15min后，應進行檢漏系統(tǒng)校準，重復7.2和7.3的步驟，以確保系統(tǒng)的靈敏度滿足要求，若有變化，應以新的標定結果計算部件漏率。e)在整個過程中通過氦質譜檢漏儀監(jiān)測并記錄系統(tǒng)漏率，分析被檢部件漏率，P下的漏率應小于部件的最大允許泄漏率。7.7循環(huán)熱氦檢漏測試如果需要多個溫度循環(huán)，則重復步驟7.5至7.6。在7.5之前，首先應將部件冷卻至80℃以下并重復7.2和7.3。7.8降溫后常溫氦檢漏測試降溫后常溫氦檢漏測試包括：a)考慮到自然冷卻至室溫需要較長時間，被測部件冷卻至80℃以下即可視同常溫，進行氦檢漏測試；b)一旦部件達到a)中規(guī)定的低于80℃的溫度，應進行檢漏系統(tǒng)校準，重復7.2和7.3的步驟，以確保系統(tǒng)的靈敏度滿足要求，若有變化，應以新的標定結果計算部件漏率；c)在整個過程中通過氦質譜檢漏儀分析被檢部件漏率，其值應小于部件的最大允許漏率；d)重復7.2、7.3和7.5的步驟；e)在最后一次壓力循環(huán)保壓15min后，應進行檢漏系統(tǒng)校準，重復7.2和7.3的步驟，以確保系統(tǒng)的靈敏度滿足要求，若有變化，應以新的標定結果計算部件漏率。8檢測報告檢測報告應至少包括以下內容：a)被檢件名稱和編號；b)本文件