核電廠蒸汽發(fā)生器傳熱管役前渦流檢查中不通管的典型案例分析

文/李朝夕、孟曉喜 中國核電工程有限公司鄭州分公司 河南鄭州 450052

核電廠蒸汽發(fā)生器傳熱管役前渦流檢查中不通管的典型案例分析

文/李朝夕、孟曉喜 中國核電工程有限公司鄭州分公司 河南鄭州 450052

蒸汽發(fā)生器傳熱管是核電廠進(jìn)行熱交換的重要設(shè)備，不通管的數(shù)量直接影響發(fā)電效率。對蒸發(fā)器傳熱管實(shí)施100%役前渦流檢查，全面掌握傳熱管不通管的情況。發(fā)現(xiàn)不通管后采用內(nèi)窺鏡檢查進(jìn)一步確定原因。內(nèi)窺鏡檢查表明，制造廠進(jìn)行傳熱管清理時遺留的毛氈塞是造成不通管的原因之一。

傳熱管；渦流檢查；役前檢查；不通管

1、背景概述

壓水堆核電廠蒸汽發(fā)生器（Steam Generator, SG）是一回路冷卻劑從反應(yīng)堆獲得的熱能傳給二回路工質(zhì)使其變成蒸汽的熱交換設(shè)備。蒸汽發(fā)生器傳熱管構(gòu)成了反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界，是核電廠縱深防御重要的實(shí)體屏障，對核電廠的安全運(yùn)行特別重要。目前，核電廠SG傳熱管最有效的無損檢測方法是渦流檢測（Eddy Current Testing, ET）[1]。

按照RSE-M97 B4610的要求，在機(jī)組冷試后的役前檢查階段，對SG傳熱管實(shí)施ET全面役前檢查（VCI），全面掌握傳熱管的初始質(zhì)量狀況，并把探頭無法通過的管子（不通管）作為一種不可接受的情況，為后續(xù)在役檢查提供參考和比較。

2、蒸汽發(fā)生器傳熱管概述

國內(nèi)某壓水堆核電廠(以下簡稱“某核電廠”) 的SG采用飽和蒸汽發(fā)生器帶內(nèi)置汽水分離器立式倒“U”形管自然循環(huán)的結(jié)構(gòu)型式，單臺機(jī)組共有三臺蒸汽發(fā)生器。傳熱管的具體參數(shù)如表1所示。以坐標(biāo)方式（CXXX,RXXX）表示傳熱管的編號，其中定義垂直于SG下封頭水室隔板的方向為C（Column）軸，平行于SG下封頭水室隔板的方向為R（Row）軸，如圖1所示。對于每一根傳熱管，具有唯一的編號。

表1 傳熱管參數(shù)

SG運(yùn)行期間可能由于化學(xué)、機(jī)械等機(jī)理而導(dǎo)致傳熱管的降質(zhì)，包括減薄（Thinning）、點(diǎn)蝕（Pitting）、二次側(cè)應(yīng)力腐蝕開裂和晶間腐蝕（IGA/SCC）及一次側(cè)應(yīng)力腐蝕開裂（PWSCC），磨損（Wear）、撞擊（Impingement）、疲勞（Fatigue）等[2]。一些非降質(zhì)信號主要是凹痕（DNT）、磁區(qū)顯示（PVN）、制造打磨痕跡（MBM）等。因ET技術(shù)成熟、檢測速度快且容易實(shí)現(xiàn)自動化，核電站役前檢查通常使用ET技術(shù)對傳熱管進(jìn)行初始狀態(tài)監(jiān)測。

圖1 蒸汽發(fā)生器傳熱管布置示意圖（熱端）

3、渦流檢查

2016年6月至7月，某核電廠4#機(jī)組第一階段役前檢查期間，對三臺蒸汽發(fā)生器進(jìn)行了100%的傳熱管渦流檢查。傳熱管渦流數(shù)據(jù)采集通過采集工作站遠(yuǎn)程控制多頻渦流儀(型號：OMNI200)、探頭定位器(型號：PEGASYS)和探頭推拔器(型號：EPOD)實(shí)現(xiàn)渦流探頭(注：使用軸繞式探頭（Bobbin）對傳熱管進(jìn)行全長度檢查，采用旋轉(zhuǎn)探頭（MRPC）進(jìn)行補(bǔ)充檢驗)在被檢的傳熱管中的前進(jìn)和后退，在探頭后退的過程中完成對傳熱管數(shù)據(jù)的采集，同時將采集到的數(shù)據(jù)存儲在硬盤或光盤中。不同的數(shù)據(jù)分析人員通過分析工作站遠(yuǎn)程調(diào)用數(shù)據(jù)，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行兩次獨(dú)立的數(shù)據(jù)分析。在進(jìn)行傳熱管ET前，首先利用標(biāo)定管對ET系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，得到一個初始的參考相位與參考幅值，再制作標(biāo)定曲線進(jìn)行渦流信號分析[3]，最后分析診斷各被檢傳熱管的狀態(tài)。

4 、不通管的形成原因及分析

一般的，SG傳熱管渦流役前檢查很少發(fā)現(xiàn)缺陷。但2016年6月在某核電廠4#機(jī)組三臺SG傳熱管進(jìn)行ET時發(fā)現(xiàn)1號SG有三根傳熱管（ 管 號：R01C02,R03C02,R01C03）， 渦流探頭無法通過管子，致使對該三根傳熱管的ET無法完整進(jìn)行。針對這一異常現(xiàn)象，為了確定不通管形成的原因，檢測單位在得到業(yè)主方的授權(quán)后，采用內(nèi)窺鏡對三根不通管進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)管徑內(nèi)部均存在白色異物，如圖2所示。

由于傳熱管為一回路蒸汽發(fā)生器重要組件，若此異物未能及時發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行消缺處置，一旦一回路進(jìn)行水壓試驗，異物將會順著一回路進(jìn)行竄動，將向子彈一樣對一環(huán)路設(shè)備造成損傷，在這方面是有經(jīng)驗教訓(xùn)的。例如，某核電廠由于反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)部有異物（堆內(nèi)構(gòu)件底腳的固定螺栓脫落），在進(jìn)行一回路水壓試驗時，異物沿著環(huán)路竄動，將三臺蒸汽發(fā)生器水室內(nèi)部嚴(yán)重?fù)魝?。被迫停工返修，致使工期進(jìn)度嚴(yán)重滯后，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。

役前階段的傳熱管由于還沒有介質(zhì)流入，所以判斷異物可能是制造階段遺留下來的。為了消除隱患，業(yè)主方責(zé)成制造廠商派技術(shù)人員進(jìn)行消缺處理。廠方采用了對不通的傳熱管內(nèi)部沖入壓縮空氣，在壓力的作用下，將異物排除管子外面。經(jīng)辨認(rèn)，異物被確定為在制造廠進(jìn)行傳熱管清理時遺留的毛氈賽。

圖2 白色異物

結(jié)語：

SG傳熱管是核島內(nèi)的核一級部件，是關(guān)乎核安全的關(guān)鍵設(shè)備，所以在制造階段就應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，以保證其在使用期間不會發(fā)生故障而導(dǎo)致人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。役前檢查是SG傳熱管服役之前的最后一次檢測，起到了承前啟后的作用。對于役前檢查中發(fā)現(xiàn)的缺陷及不通管，應(yīng)采取合適的技術(shù)手段進(jìn)行處理，為核電廠的正常發(fā)電運(yùn)行打下堅實(shí)基礎(chǔ)。

[1]宋志剛.中國壓水堆蒸汽發(fā)生器傳熱管的研究及國產(chǎn)化[J].鋼鐵研究學(xué)報，2013,25(08)：1-5.

[2]王元輝，袁驪.蒸汽發(fā)生器傳熱管渦流檢測能力試驗[J].無損檢測，2014,36(09)：11-13.

[3]楊寶初.傳熱管通孔渦流信號研究[J].無損檢測，1998,20(05)：132-133.

[4]丁訓(xùn)慎.核電站蒸汽發(fā)生器傳熱管的降質(zhì)及無損檢測技術(shù)[J].無損檢測，2008,30(01)：30-33.

李朝夕（1989-），男，碩士研究生，助理工程師，主要從事核電廠役前和在役檢查質(zhì)量控制工作。