氦質(zhì)譜吸搶法檢漏在核電站電氣貫穿件氣密性檢測(cè)中的應(yīng)用

陳海峰

氦質(zhì)譜吸搶法檢漏在核電站電氣貫穿件氣密性檢測(cè)中的應(yīng)用

陳海峰

（中國(guó)核工業(yè)二三建設(shè)有限公司，廣東 深圳 518100）

通過(guò)對(duì)電氣貫穿件常規(guī)氣密性檢測(cè)方法進(jìn)行分析，提出了電氣貫穿件常規(guī)氣密性檢測(cè)方法的不足；通過(guò)電氣貫穿件氦質(zhì)譜吸槍法檢漏試驗(yàn)，證明了氦質(zhì)譜吸槍法檢漏在電氣貫穿件氣密性檢測(cè)中的適用性和有效性。

吸槍法檢漏；電氣貫穿件；氣密性；泄漏量

1 引言

電氣貫穿件在穿入反應(yīng)堆廠房安全殼上的電氣貫穿件預(yù)埋套管之前需要將貫穿件筒體組件內(nèi)的氣體排出，拆下壓力監(jiān)測(cè)組件，待電氣貫穿件穿入電氣貫穿件預(yù)埋套管與預(yù)埋套管焊接完成后，再裝上壓力監(jiān)測(cè)組件，重新充入氮?dú)?。電氣貫穿件在安裝過(guò)程中破壞了原有的密封邊界，且在運(yùn)輸、安裝過(guò)程中由于震動(dòng)、焊接應(yīng)力等原因也會(huì)改變電氣貫穿件的密封性能，以往對(duì)電氣貫穿件安裝后的氣密性檢測(cè)采用充氣壓力試驗(yàn)的方法，只能判別電氣貫穿件是否有泄漏，對(duì)于存在微小泄漏的電氣貫穿件，難以判別具體的泄漏部位，且泄漏量較小，壓力表的變化不明顯，需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保壓才能判斷。氦質(zhì)譜吸槍法檢漏是世界公認(rèn)的快速、靈敏、有效、適用的一種檢測(cè)方法，在各行各業(yè)中都得到了廣泛應(yīng)用。

2 電氣貫穿件氣密性檢測(cè)應(yīng)滿足的要求

泄漏檢測(cè)技術(shù)有很多種，且各有其特點(diǎn)和使用范圍，要視具體情況，比如所要求的檢漏靈敏度、被檢件的結(jié)構(gòu)材料、耐壓程度、現(xiàn)有人員設(shè)備、示漏氣體等條件而定。作為核電站電氣貫穿件氣密性定位檢測(cè)理想的檢漏方法，應(yīng)滿足以下要求：①檢漏靈敏度高，反應(yīng)時(shí)間短，能對(duì)漏孔進(jìn)行定位和定量檢測(cè)；②能無(wú)損檢測(cè)，即檢測(cè)時(shí)不需破壞被檢件原來(lái)結(jié)構(gòu)，也不致使被檢件受到污染；③穩(wěn)定性好，即在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)靈敏度穩(wěn)定、可靠；④所用探索氣體在空氣中含量低，無(wú)腐蝕作用，對(duì)人體無(wú)害，不堵塞漏孔；⑤檢漏儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)快，操作維修方便。

3 電氣貫穿件常規(guī)氣密性檢測(cè)方法及不足

為了保證核電站電氣貫穿件的密封性能符合要求，電氣貫穿件安裝完成后要進(jìn)行嚴(yán)格的氣密性檢測(cè)，電氣貫穿件常規(guī)氣密性檢測(cè)方法主要包括充氣壓力試驗(yàn)和整體密封檢查。

3.1 充氣壓力試驗(yàn)

充入氮?dú)庵磷畲蠊ぷ鲏毫Φ?.1倍（即充壓至440 kPa）進(jìn)行充氣壓力試驗(yàn)，保壓15 min，通過(guò)壓力表壓力的變化判斷電氣貫穿件的密封性能是否良好。

3.2 整體密封檢查

充氣壓力試驗(yàn)合格后，低壓電氣貫穿件在20 ℃溫度條件下充入表壓為400 kPa的干燥工業(yè)純氮?dú)?，保?17 h，保壓后若壓降小于20 kPa，則電氣貫穿件整體密封性合格。

電氣貫穿件的這種氣密性檢測(cè)方法存在以下不足：①只能通過(guò)電氣貫穿件自帶的壓力表在一定時(shí)間周期內(nèi)判斷電氣貫穿件密封性能是否符合要求，不能直觀地顯示泄漏量；②對(duì)于泄漏不符合要求的電氣貫穿件，不能判斷泄漏點(diǎn)是在反應(yīng)堆安全殼內(nèi)側(cè)還是外側(cè)，不能準(zhǔn)確判斷泄漏的具體位置；③不能在短時(shí)間內(nèi)對(duì)電氣貫穿件的氣密性作出判斷；④在核電站運(yùn)行過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)貫穿件泄漏率不符合要求，難以通過(guò)常規(guī)的檢漏方法找到具體的漏點(diǎn)，無(wú)法及時(shí)進(jìn)行有效處理。

4 氦質(zhì)譜吸槍法檢漏工作原理

氦質(zhì)譜吸槍法檢漏試驗(yàn)設(shè)備包括1臺(tái)氦質(zhì)譜檢漏儀、1個(gè)正壓標(biāo)準(zhǔn)漏孔和1套吸槍設(shè)備，示漏氣體為氦氣，氦質(zhì)譜吸槍法檢漏是對(duì)電氣貫穿件整體密封性能檢查泄漏率超標(biāo)的進(jìn)一步試驗(yàn)，要求電氣貫穿件各密封連接的泄漏率不大于1×10－8Pa·m3/s。

氦質(zhì)譜吸槍法檢漏在電氣貫穿件氣密性檢測(cè)中的應(yīng)用原理為：向電氣貫穿件內(nèi)充入規(guī)定壓力的氦氣，檢測(cè)前用標(biāo)準(zhǔn)漏孔對(duì)氦質(zhì)譜檢漏儀進(jìn)行校檢，然后用吸槍設(shè)備在電氣貫穿件外進(jìn)行探索。如果電氣貫穿件存在漏孔，氦氣通過(guò)漏孔向外逸出。當(dāng)吸槍正對(duì)漏孔位置時(shí)，氦氣隨被吸槍吸入到檢漏儀中使氦質(zhì)譜檢漏的顯示值發(fā)生變化，從而達(dá)到檢漏目的。電氣貫穿件氦質(zhì)譜吸槍法檢漏裝置如圖1所示。

氦質(zhì)譜檢漏儀檢測(cè)電氣貫穿件的泄漏程度的量化用漏率來(lái)表示，其計(jì)算方法原理如下：

式（1）中：為電氣貫穿件的泄漏值；0為測(cè)標(biāo)準(zhǔn)漏孔時(shí)檢漏儀的凈反應(yīng)值；0為正壓標(biāo)準(zhǔn)漏孔的標(biāo)稱值；為測(cè)電氣貫穿件時(shí)檢漏儀的凈反應(yīng)值。

1—氦質(zhì)譜檢漏儀；2—吸槍；3—導(dǎo)體組件；4—焊接法蘭；5—筒體組件；6—壓力監(jiān)測(cè)組件。

圖1 電氣貫穿件氦質(zhì)譜吸槍法檢漏裝置示意圖

5 電氣貫穿件氦質(zhì)譜吸槍法檢漏試驗(yàn)

5.1 試驗(yàn)步驟

電氣貫穿件氣密性檢測(cè)前采用高壓干燥氮?dú)獯祾弑粰z區(qū)域，才可進(jìn)行后續(xù)的氦檢漏試驗(yàn)，具體的試驗(yàn)步驟如下：①將減壓閥壓力控制在0.5～0.6 MPa，對(duì)電氣貫穿件充純氦氣至表壓400 kPa，保壓10 min，連接好各部件后啟動(dòng)儀器，設(shè)計(jì)氦檢漏儀參數(shù)。②校準(zhǔn)。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)漏孔進(jìn)行檢測(cè)，讀取標(biāo)注漏孔在儀器上的讀數(shù)變化值0。③按照從下到上順序?qū)﹄姎庳灤┘搀w組件、導(dǎo)體組件、壓力監(jiān)測(cè)組件的各個(gè)連接密封處進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)有漏時(shí)應(yīng)立即拿開(kāi)探頭并且等待儀器數(shù)值回到本底值后再查，如果有泄漏，需要等儀器數(shù)值穩(wěn)定后讀取各檢測(cè)讀數(shù)變化值1。

按照上述步驟完成所有的密封位置的檢測(cè)，同時(shí)，按照泄漏率計(jì)算公式（1），計(jì)算各漏點(diǎn)對(duì)氦氣的有效泄漏率。

5.2 試驗(yàn)現(xiàn)象分析

氦質(zhì)譜吸槍法對(duì)電氣貫穿件進(jìn)行檢漏時(shí)，檢漏儀的反應(yīng)值變化如圖2所示。

圖2 檢漏儀反應(yīng)值變化圖

圖2中顯示的為檢漏儀測(cè)得的大氣本底值，點(diǎn)為檢漏儀接觸漏孔的時(shí)刻；段為吸槍檢漏儀系統(tǒng)的系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間；→段為吸槍靠近漏孔時(shí)，漏孔周圍已經(jīng)泄漏的氦氣，此時(shí)被同時(shí)吸進(jìn)了檢漏儀中，到達(dá)點(diǎn)時(shí)達(dá)到了峰值；段是由于吸槍所吸入的氦氣量大于氦氣泄漏量，因此，反應(yīng)值呈下降趨勢(shì)；當(dāng)?shù)竭_(dá)段，則反應(yīng)值穩(wěn)定，檢漏儀測(cè)試時(shí)的讀數(shù)是取段的讀數(shù)。

5.3 檢測(cè)注意事項(xiàng)

對(duì)電氣貫穿件的密封性進(jìn)行測(cè)試前，要將電氣貫穿件各密封連接處的灰塵清理干凈，保持電氣檢測(cè)區(qū)域的清潔、干燥，避免堵塞吸槍。

首次氦檢需對(duì)每個(gè)密封連接點(diǎn)逐個(gè)進(jìn)行檢測(cè)，否則會(huì)造成不必要的時(shí)間浪費(fèi)。一旦發(fā)現(xiàn)泄漏，可用塑料薄膜將可疑漏點(diǎn)包裹，將吸槍插入塑料薄膜包裹的空間內(nèi)，如果檢漏儀顯示泄漏率升高，可確定漏點(diǎn)。將該點(diǎn)記錄在案，集中處理，然后用塑料薄膜將漏點(diǎn)包裹，用膠帶密封，以免影響其他點(diǎn)的檢測(cè)。

移動(dòng)速度應(yīng)緩慢，吸槍距表面1 cm左右為佳，過(guò)遠(yuǎn)則靈敏度降低，過(guò)近則易吸入表面附著的灰塵造成吸槍堵塞。

檢漏過(guò)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)泄漏后，移開(kāi)吸槍，如果氦檢漏儀顯示值長(zhǎng)時(shí)間不下降，說(shuō)明系統(tǒng)已被污染，空氣中氦濃度過(guò)高，此時(shí)應(yīng)加強(qiáng)檢漏區(qū)域的通風(fēng)。

對(duì)漏孔定位檢測(cè)時(shí)，要根據(jù)檢漏儀輸出值的變化大小和反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)判斷漏孔位置。如果檢漏儀輸出值增大速度較慢，且反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，說(shuō)明漏孔不在吸槍檢測(cè)位置，而在附近的某個(gè)位置。

6 結(jié)論

氦質(zhì)譜吸槍法檢漏與常規(guī)氣密性檢測(cè)方法相比，不僅能定位、定性、定量檢漏，且具有操作簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確可靠、安全高效、成本較低、用途廣泛等特點(diǎn)。在對(duì)電氣貫穿件氣密性進(jìn)行檢測(cè)時(shí)可以對(duì)單點(diǎn)漏率進(jìn)行定量檢測(cè)，可以有效地確定電氣貫穿件漏不漏、哪兒漏、漏多少。氦質(zhì)譜檢漏儀質(zhì)量輕、體積小，可以方便地對(duì)核電站反應(yīng)堆廠房安全殼不同標(biāo)高的電氣貫穿件氣密性進(jìn)行檢測(cè)。無(wú)論是在電氣貫穿件安裝后的檢測(cè)，還是在核電站運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)電氣貫穿件壓力表發(fā)現(xiàn)貫穿件泄漏率超標(biāo)后的檢測(cè)，都可以使用氦質(zhì)譜吸槍法檢漏，能準(zhǔn)確定位漏孔，縮短檢測(cè)時(shí)間。

［1］中國(guó)航天工業(yè)總公司.QJ3089氦質(zhì)譜正壓檢漏方法［S］.出版社不詳，1999.

［2］中國(guó)航天工業(yè)總公司.QJ3088正壓標(biāo)準(zhǔn)漏孔校準(zhǔn)方法［S］.出版社不詳，1999.

X705

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.15.014

2095－6835（2019）15－0042－02

〔編輯：張思楠〕