基于氦氣檢漏的蒸發(fā)器加熱室制造檢測(cè)技術(shù)研究

孫圣權(quán)　劉宇昊　高峰　馬貞欽　徐江

【摘 要】氦氣檢漏技術(shù)廣泛應(yīng)用于核電廠蒸汽發(fā)生器的檢測(cè)，本文基于氦氣檢漏技術(shù)廢液蒸發(fā)系統(tǒng)中核心設(shè)備蒸發(fā)器加熱室進(jìn)行無損檢測(cè)，并采用液壓試驗(yàn)的方式進(jìn)行驗(yàn)證，確保加工制造的蒸發(fā)器加熱室滿足使用要求。為后續(xù)該技術(shù)在放射性廢液處理系統(tǒng)設(shè)備加工制造中的應(yīng)用積累豐富的經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】蒸發(fā)器；氦氣檢漏；液壓試驗(yàn)

【Abstract】Helium leak detection technology is widely used in nuclear power plant steam generator， waste evaporation system core equipment evaporator heating chamber undertaken NDT in this article，based on helium leak detection technology， hydraulic test to verify the way，to ensure that the evaporator heating chamber to meet manufacturing requirements。Accumulated rich experience for the subsequent processing equipment。

【Key words】Evaporator； Helium Leak Detection； Hydraulic Test

0 前言

蒸發(fā)器是廢液蒸發(fā)系統(tǒng)的關(guān)鍵核心設(shè)備，其工作原理是廢液與飽和蒸汽通過加熱管管壁進(jìn)行熱交換，使得廢液中大多數(shù)水份蒸發(fā)得以凈化，從而減少廢液體積，得到少量含鹽量相對(duì)較高廢液。蒸發(fā)器運(yùn)行狀態(tài)是否良好直接影響系統(tǒng)凈化效果。加熱室為固定管板式換熱器，其設(shè)計(jì)、加工制造與檢驗(yàn)需滿足GB151和GB150的相關(guān)要求，一般采用氣壓試驗(yàn)和液壓試驗(yàn)的方法對(duì)換熱管和管板、封頭和筒體之間的焊縫進(jìn)行無損檢測(cè)，本文基于核電廠蒸汽發(fā)生器氦氣檢漏技術(shù)對(duì)加熱室進(jìn)行試驗(yàn)，并采用液壓試驗(yàn)的方式進(jìn)行驗(yàn)證，確保加工制造的蒸發(fā)器加熱室滿足使用要求。

1 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)

蒸發(fā)器加熱室屬于固定管板式換熱器[1-3]，其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：

換熱面積：50.90m2 ， 加熱管規(guī)格：Φ38×4mm ，L=2700mm，158根；

換熱器：固定管板式換熱器，單殼程；

筒體直徑：Φ700mm；

上循環(huán)管直徑：Φ329×6mm，下循環(huán)管直徑：Φ273×8mm；

飽和蒸汽進(jìn)口直徑：Φ133×4mm；

飽和蒸汽凝結(jié)水出口直徑：Φ76×4mm；

排空口直徑：Φ57×4mm；

頂部排汽口：Φ25×3mm；

不凝性氣體排氣口：φ25×3mm；

2 制造技術(shù)要求

（1）設(shè)備部件各管口長度高于設(shè)備基礎(chǔ)輪廓200mm；

（2）計(jì)算加熱室外壁尺寸，增加腐蝕余量；

（3）設(shè)備主體材料采用：00Cr17Ni14Mo2。

（4）筒體縱焊縫、環(huán)焊縫采用100%射線探傷，角焊縫采取100%的磁粉探傷[4]；

（5）保證上、下循環(huán)管中心線間的距離為3266，負(fù)偏差不超過1mm；

（6）保證上循環(huán)與懸掛支座底面的距離694mm，負(fù)偏差不超過1mm；

（7）加熱室筒體設(shè)置吊耳和懸掛支座，兩懸掛支座螺栓孔間距為862mm；

3 基于氦氣檢漏技術(shù)的檢測(cè)試驗(yàn)

3.1 加熱室氦氣檢漏

3.1.1 試驗(yàn)設(shè)備

檢漏儀：型號(hào)為ZQJ-542；

吸槍：采用將漏孔漏出的氦氣全部傳入吸槍的針閥型“全吸收”式吸槍；吸槍與檢漏儀的連接軟管長度不超過6m；

示蹤氣體：采用氦氣和空氣混合氣體，氦氣的濃度在試驗(yàn)壓力下體積百分比高于15%[5]；

校準(zhǔn)漏孔：滲氦型標(biāo)準(zhǔn)漏孔，型號(hào)為LK-8，標(biāo)準(zhǔn)漏孔氦漏率值2.3×10-8Pa·m3/s。

3.1.2 試驗(yàn)方法

在管子-管板脹焊接后對(duì)所有管子-管板進(jìn)行氦氣檢漏（殼程檢漏），向殼程充入預(yù)定量的氦氣，直至氦氣濃度不低于15%，絕對(duì)壓力為0.133MPa時(shí)為止；

混合氣體絕對(duì)壓力達(dá)到0.133Mpa后，保持1h，然后開始檢漏，在整個(gè)檢漏期間氣體壓力保持不變；

用校準(zhǔn)漏孔（安裝在殼程側(cè)）校核檢漏系統(tǒng)（包括檢漏儀、軟管、吸槍）的嗅測(cè)靈敏度；

采用吸槍端部與管板表面密封的吸氦方式進(jìn)行檢漏，吸氦時(shí)間取3.2s，接觸距離取≤3mm；

檢漏自下而上逐排逐孔進(jìn)行；在檢漏前后以及每掃查二小時(shí)校核一次檢漏系統(tǒng)的靈敏度。

3.1.3 參數(shù)設(shè)定

吸槍校核標(biāo)準(zhǔn)值：3.5×10-8Pa·m3/s；

標(biāo)準(zhǔn)要求泄漏率≤1.33×10-8Pa·m3/s；

檢漏報(bào)警值：4.5×10-8Pa·m3/s。

3.1.4 試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)氦氣檢漏試驗(yàn)蒸發(fā)器加熱室的所有焊縫符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2 液壓驗(yàn)證試驗(yàn)

3.2.1 條件準(zhǔn)備

設(shè)備：泵，3DY型電動(dòng)叁缸試壓泵，額定輸出壓力20.0Mpa。閘閥，型號(hào)Z41H-1.6，DN32；壓力表，壓力表量程0-2.5Mpa，精度等級(jí)1.5級(jí)。

介質(zhì)：液壓試驗(yàn)液體采用水，水的氯離子含量不超過25mg/L（25PPm）；

試驗(yàn)壓力：Pt根據(jù)要求取1.06 Mpa。

3.2.2 試驗(yàn)方法

在蒸發(fā)器加熱室頂部設(shè)置排氣口，充液時(shí)將蒸發(fā)器加熱室內(nèi)的空氣排盡。試驗(yàn)過程中保持容器觀察表面的干燥；試驗(yàn)時(shí)壓力緩慢上升，達(dá)到規(guī)定試驗(yàn)壓力（即1.06 Mpa）后，保壓時(shí)間≥30min。

將壓力降至規(guī)定試驗(yàn)壓力的80%，并保持足夠長的時(shí)間對(duì)所有焊接接頭和連接部位進(jìn)行檢查，如有滲漏，修補(bǔ)后重新試驗(yàn)；

液壓試驗(yàn)完畢后，將液體排盡并用壓縮空氣將內(nèi)部吹干，液壓試驗(yàn)曲線如下圖所示。

圖2 液壓試驗(yàn)曲線圖

3.2.3 試驗(yàn)結(jié)果

蒸發(fā)器加熱室經(jīng)液壓試驗(yàn)，在規(guī)定試驗(yàn)壓力下保持了30min，沒有降壓。在規(guī)定試驗(yàn)壓力的80%下，檢查蒸發(fā)器加熱室狀況，無泄漏。

因此蒸發(fā)器加熱室經(jīng)液壓驗(yàn)證試驗(yàn)后表明設(shè)備加工制造合格，氦氣檢漏技術(shù)能夠很好的應(yīng)用在蒸發(fā)器加熱室的檢測(cè)技術(shù)上。

4 結(jié)論

通過基于核電廠蒸汽發(fā)生器氦氣檢漏技術(shù)對(duì)加熱室進(jìn)行試驗(yàn)，用校準(zhǔn)漏孔校核檢漏系統(tǒng)的嗅測(cè)靈敏度，確定吸氦時(shí)間、接觸距離，采用吸槍端部與管板表面密封的吸氦方式進(jìn)行檢漏，確保蒸發(fā)器加熱室焊縫加工符合標(biāo)準(zhǔn)，并采用液壓試驗(yàn)的方式進(jìn)行驗(yàn)證，確保加工制造的蒸發(fā)器加熱室滿足使用要求。該方法為后續(xù)該技術(shù)在放射性廢液處理系統(tǒng)設(shè)備加工制造中的應(yīng)用積累豐富的經(jīng)驗(yàn)。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]王志魁，化工原理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010：128-14.

[4]李洪，機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M].北京：北京出版社，1998：172-190.

[5]EJ/T388-1989，三十萬千瓦壓水堆核電廠蒸汽發(fā)生器氦氣檢漏技術(shù)條件[Z].

[責(zé)任編輯：張濤]