核電廠凝汽器傳熱管渦流檢查結(jié)果分析

谷昊

【摘 要】凝汽器作為核電廠二、三回路熱量交換設(shè)備，對機組穩(wěn)定運行起著至關(guān)重要的作用。為保障凝汽器安全高效運行，國內(nèi)核電廠均在大修期間安排對凝汽器傳熱管進行渦流專項檢查。本文對某核電機組相鄰兩次凝汽器換熱管渦流檢測結(jié)果進行了對比分析，發(fā)現(xiàn)該機組冷凝器換熱管主要缺陷形式為凹陷，整體狀態(tài)較為穩(wěn)定，但凹陷管的分布位置存在一定傾向性。

【關(guān)鍵詞】凝汽器傳熱管；渦流檢查；凹陷

ET Inspection Results Analysis of Nuclear Power Plant Condenser Tubes

GU Hao

（Liaoning Hong Yan He Nuclear Power Co.， Ltd， Dalian Liaoning 116300， China）

【Abstract】As the key equipment of the second loop， the reliability of condenser plays a vital role to operation of the power plant. To protect the safety and efficient of the unit， nuclear power plants are scheduled a special inspection of the condenser tube during the outage. Eddy current inspection is the common means. In this paper， ET inspection results have been compared and analyzed. We find that dent is dominated among all kinds of defects. The condition of the condenser is stable.

【Key words】Condenser Tube； ET； Dent

0 前言

凝汽器是核電廠二回路上的關(guān)鍵設(shè)備，作為表面式熱交換器，循環(huán)冷卻水在管束內(nèi)流過。在凝汽器內(nèi)，蒸汽在管束外側(cè)凝結(jié)，其體積驟然縮小，形成一定真空，其壓力為凝結(jié)水溫度對應(yīng)的飽和壓力，同時凝汽器抽真空系統(tǒng)抽出不凝結(jié)氣體，以保持凝汽器內(nèi)的壓力。由于凝汽器傳熱管眾多，運行期間受震動、磨損、沖刷，服役條件較為惡劣[1-2]。如果機組運行期間凝汽器傳熱管發(fā)生破裂，海水會從破損處進入二回路，對容器、管道及金屬部件產(chǎn)生腐蝕，并造成機組跳機，國內(nèi)核電機組均在換料大修期間，對凝汽器傳熱管安排專項檢驗工作，一般以渦流檢查為主，采取全檢或抽檢等不同檢查策略[3-4]。

1 凝汽器結(jié)構(gòu)

本文以國內(nèi)某型核電機組凝汽器為例，其采用三殼體、單流程、單背壓、表面式、鈦管傳熱管凝汽器。由3臺單獨凝汽器組成，分為A、B兩列，共6個水室模塊。其主要結(jié)構(gòu)有：

1）殼體：殼體由壁厚14mm碳鋼板拼焊而成，每個殼體內(nèi)有兩組管束，輻射形布管，冷卻管脹焊到管板上。每組管束設(shè)置隔板進行支撐，有利于防振；殼體內(nèi)部通過隔板和支撐管加強，保證殼體強度；管子傾斜排列，便于停機時排水。

2）傳熱管：每臺凝汽器水室內(nèi)成輻射狀布置9322跟傳熱管，材質(zhì)為鈦合金，外圍管束壁厚0.7mm，內(nèi)部管束壁厚0.5mm，傳熱管長度16377mm。

3）熱阱：殼體下部為整體熱井，凝結(jié)水出口設(shè)置在殼體熱井底部，凝結(jié)水管出口裝置上設(shè)置了濾網(wǎng)和消渦裝置。熱阱容量為5分鐘正常凝結(jié)水的蓄水量。

2 檢測計劃

機組首次大修期間，檢查范圍包括凝汽器外圈0.7mm壁厚傳熱管6×652根，外圈0.5mm壁厚傳熱管6×559根，內(nèi)圈0.5mm壁厚傳熱管6×48根，共計7554根，抽檢比例13.51%。機組第二次大修期間，檢查范圍包括外圈0.7mm壁厚傳熱管6×652根，外圈0.5mm壁厚傳熱管3385根，內(nèi)圈0.5mm壁厚傳熱管353根，共計7650根，抽檢比例13.68%。上述兩次檢查均對外圈0.7mm壁厚傳熱管進行全范圍渦流檢查，并且第二次檢測期間對第一次檢測時發(fā)現(xiàn)的缺陷管進行了跟蹤檢測，詳細檢測計劃及凝汽器傳熱管管板圖見表1、表2：

表1 機組首次大修凝汽器檢查計劃

表2 機組第二次大修凝汽器檢查計劃

3 檢測結(jié)果對比

渦流檢查的缺陷主要有：DNT（支撐板處凹陷）、DNG（自由段處凹陷）、OBS（不通管）、WTB（穿錯管）和WAR（磨損管）。本文重點對DNT和DNG缺陷管進行了分析。圖1所示為檢測結(jié)果中DNT和DNG兩種缺陷管在外圈（0.7mm壁厚）和內(nèi)圈（0.5mm壁厚）的分布情況。

圖1 兩種缺陷管的分布

由圖1可見，凝汽器運行期間，傳熱管主要受到振動、沖刷等因素影響，且機組運行時間較短，缺陷信號以凹陷為主，DNG信號全部存在于最外圈迎汽側(cè)傳熱管中，主要原因為外圈傳熱管直接受汽輪機排氣沖刷，并有可能受到落物砸傷，導致產(chǎn)生自由端處的局部凹陷。

圖2 凹陷幅值統(tǒng)計結(jié)果

DNT信號存在于傳熱管和支撐管接觸位置，當傳熱管和支撐板之間存在間隙，傳熱管受蒸汽沖刷及振動影響，運行過程中不斷與支撐板碰撞、摩擦，由于傳熱管壁厚較薄，長時間振動易造成支撐板處凹陷。由于所有的管束均存在不同程度的振動，所有DNT的數(shù)量占大多數(shù)，且在外圈管束和內(nèi)圈管束都有相當數(shù)量的分布，沒有明顯的傾向性。

圖2所示為凹陷管的渦流檢測幅值分布情況（同一凹陷以兩側(cè)檢測中幅值高的一次為準）以及幅值明顯發(fā)生增大（增大10V以上）的凹陷信號比例。

由圖2可見，凹陷信號幅值普遍較小，對應(yīng)位置傳熱管凹陷較為輕微，通過對比兩次渦流檢查數(shù)據(jù)，絕大多數(shù)變化范圍在10V之內(nèi)，綜合考慮檢查速度、傳熱管清洗程度、渦流檢查敏感性等因數(shù)，可知幅值變化不明顯，即凹陷擴展較為緩慢，傳熱管管束狀態(tài)總體較好。

4 結(jié)論

本文可初步得到以下結(jié)論：

1）核電廠凝汽器傳熱管運行期間產(chǎn)生缺陷的原因為振動、沖刷及磨損等，可通過在傳熱管間安裝防磨條以減輕或消除；

2）DNG缺陷主要分布在外圈換熱管中，DNT缺陷分布無位置傾向性；

3）本文中換熱管凹陷信號幅值較低、兩側(cè)檢測期間變化不大，說明運行周期內(nèi)凝汽器運行平穩(wěn)，狀態(tài)可靠。

【參考文獻】

[1]李景和.海水作為冷卻介質(zhì)的汽輪機凝汽器泄漏原因及對策[J].東北電力技術(shù)，2006，27（3）：41.

[2]葛煉偉，郭韻，丁有元.核電廠高壓加熱器傳熱管渦流檢測及缺陷產(chǎn)生機理分析[J].無損檢測，2014，36（1）：74.

[3]李志剛，汪德良，孫本達.薄壁鈦管的渦流檢測[J].無損檢測，1995，17（5）：132.

[4]徐可北，周俊華.渦流檢測[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.81.

[責任編輯：王楠]