核电站焊接接头的质量直接影响核电站的安全运行，无损检测是保障焊接质量的重要手段。田湾核电站率先投用先进的相控阵检测技术，通过300余道大、中、小径管焊缝及80余道大厚壁管道焊缝的应用实践，证明了相控阵检测方法在核电工程无损检测实施的可行性。

一、价值创造主要做法

田湾7、8号机组常规岛在主蒸汽系统、汽轮机旁路系统等增加了100%射线检测要求，大厚壁管道射线检测焊口新增300余道。面对施工难度的增加及近些年安全环保管控形势愈发严格，高风险作业资源投入不断增多，田湾项目部深入研究分析，在原有小径管、中径管试验数据基础上，推动增加大厚壁管道相控阵检测对比试验分析。相控阵检测对比试验，遵循管道焊缝壁厚、管径规格全覆盖的原则，选取铁素体焊缝试验对象24组(管对接环焊缝，板对接焊缝)，以相控阵对照射线检测，从缺陷检出率、缺陷定位、定量及定性几个方面，研究对比相控阵与射线检测技术检测结果之间能力差异，确定相控阵代替射线检测技术适用范围及相控阵检测工艺。

1、相控阵检测对比试验

田湾7、8号机组相控阵检测设备采用奥林巴斯仪器(型号ISONIC 2009)及配套的探头、楔块、扫查器及编码器。通过设计和制作不同规格的模拟试块，预制裂纹、未焊透、未熔合、夹渣等常见缺陷，进行相控阵超声检测技术的可靠性验证，并与射线检测的结果进行比对。模拟试块规格尺寸如下：

表1模拟试块典型规格

相控阵检测工艺采用B 级技术等级，单面双侧扇形扫查，公称厚度小于30mm采用一次波和二次波同时设置检测;公称厚度大于30mm采用一次波和二次波分开设置检测。具体见工艺规程。缺陷定量采用定量线绝对灵敏度法按影像的实际轮廓测定缺陷指示长度，缺陷的高度采用相控阵成像技术。大厚壁试验对比采用JMHS-183015 大厚壁试块，规格：400×400×43mm，材质：20#，对比检测数据如下：

针对JMHS-183015 厚壁试块，RT、PA对比检测，RT 检出4 处缺陷， PA 检出所有设计缺陷。1 号缺陷设计为横向裂纹，RT 检出此裂纹长度为20mm，与设计长度相当;PA 能检出此裂纹，但由于焊缝存在余高，所以对此横向裂纹进行测长比较困难。2 号缺陷为裂纹，RT显示长度为39mm，比设计长度小1mm;PA 检出的长度与设计长度相当。3 号为未焊透，RT 检测显示缺陷轮廓不清晰;PA 检出的长度为33mm，比设计长度大3mm，可能是由于缺陷反射波幅较高，按定量线绝对灵敏度法测长所致。4 号为裂纹，RT 及PA 检出的长度与设计长度相同。5 号为夹渣，RT 显示长度为33mm，比设计长度大3mm;PA 检出的长度与设计长度相同。

2、检测结果对比分析

通过对24 件大、中、小径模拟试块共99 处加工缺陷进行了射线检测和相控阵超声检测比对试验，其中裂纹33 处、未焊透18处、未熔合15、夹渣17 处、气孔16处。RT 共检出91 处缺陷，缺陷检出率为91%，其中4 处裂纹、4处未焊透缺陷未能清晰地检出，主要为厚壁试件;另外91处缺陷检出结果1 处偏大外，38处偏小，其余与设计尺寸基本相当。PA共检出97处缺陷，缺陷检出率为97%，针对2 处横向裂纹，因焊缝存在余高,故对2 处横向裂纹进行测长比较困难;针对2处气孔检测困难未检出，71处缺陷检出的结果尺寸相当、20处偏大。

表2检测结果对比

综上所述，焊接接头的相控阵超声检测由于有自身的优点，对缺陷的检测结果明显优于RT对裂纹、未熔合、未焊透等危害性缺陷的检测更加准确，且能准确定位缺陷深度，有利于工程现场焊接接头的质量控制。通过工艺试验比对，相控阵检测应用范围为铁素体类钢，管子外径159~500mm、公称厚度6mm~25mm及管子外径>500mm、公称厚度大于25mm 的对接焊接接头。

二、价值创造主要成效

1、体系能力建设方面

深化设计，降低施工难度。田湾7、8号机组制定了大厚壁管道焊缝相控阵检测可行性研究方案，经过专家评审，并通过了设计院批准。将主蒸汽(Φ813x34.93mm)管道射线检测变更为相控阵检测，大厚壁射线检测单张底片检测时长2h，每道焊口需检测3天，优化为相控检测1.5h。有效减少辐射防护人力投入检测人员3人，辐射警戒防护6人，铅板搭设人力投入2人。

发布有效技术文件报告。形成《田湾核电站7、8号机组常规岛安装工程焊接接头相控阵超声检测可行性论证报告(厚壁管)》1份，现场工作程序1份《7、8号机组相控阵超声波检测》，开发完成检测工艺5项，相控阵检测技术实现在中核集团核电项目主蒸汽系统的首次应用。

相控阵检测技术成果的成功应用，完善了无损检测适用范围，丰富了核电工程无损检测管理体系。让人力、物力、财力、作业面等资源得到更合理分配，提高资源利用效率。相控阵检测程序的发布完善了质量管控体系建设，构建了严格的质量把控检测流程，减少焊缝不合格率，增强市场竞争力。

2、经济效益提升方面

降低成本，提升总承包收益。射线检测与相控阵检测相比，采用相控阵检测技术，在人工、材料等方面有较大效益，具体如下：

1)人力成本控制。射线检测需要3名检测人员一组，配备警戒区巡查人6名，铅板搭设工人2名;采用相控阵检测后仅需1名检测人员和辅助人员1名，大幅降低了人工成本投入。射线检测人工的成本包括：15万/×3人=45万/年，10万×6人=60万/年，12万×2人=24万/年，合计129万/年，相控阵检测：检测人员：20万×1人=20万/年，辅助人员:12万×1人=12万/年,合计32万/年，节约人工成本129-32=97万/年。

2)环保控制。底片冲洗放射性污水处理费用节约5万。

3)材料成本控制。田湾核电7、8号机组由相控阵技术代替射线检测技术，可节省费用放射源：7.8万×1枚×1年=7.8万。

经过总体评估：田湾核电站7、8号机组采用相控阵检测技术后，经初步统计，直接成本降低约300余万元。

3、管理水平提升方面

相控阵检测技术已在田湾7号机组主蒸汽管道安装中进行了大量应用，经统计7号机组主蒸汽已完成焊缝焊接约55道，发现缺陷6处，相控阵检测能够准确的找出缺陷及定位深度。该技术应用荣获《2024年中国质量创新与质量改进成果发表交流系列活动-精益现场管理改进》专业级奖项。

4、缩短检测周期方面

主蒸汽管道检测通过检测优化，单道口有效减少检测时间16.5h、单台机组主蒸汽安装焊口82道，总检测时长减少1353h。单道口(Φ813x34.93)检测时长3天，相控阵检测每天可完成2-4道口，单台机组检测周期由246天缩短至20.5天，有效缩短检测周期225.5天。

5、安全环保方面

相控阵超声检测无放射性代替射线检测可避免辐射事故，无辐射防护管理成本。

相控阵超声检测无环境污染风险，无冲洗放射性污水产生，属绿色施工，利于创建绿色工地，降低环境保护成本，达到过程安全管理目标要求。