凝汽器傳熱管氣蝕性點(diǎn)狀缺陷的渦流檢測(cè)

國(guó)核電站運(yùn)行服務(wù)技術(shù)有限公司 楊勁松 曾啟暢

凝汽器傳熱管作為核電站二、三回路的邊界，近年來陸續(xù)出現(xiàn)一種針孔狀的點(diǎn)蝕穿孔，特點(diǎn)是常規(guī)渦流信號(hào)幅值相對(duì)很?。ㄍǔＥc本底噪聲相當(dāng)），極易引起漏判。凝汽器是核電站常規(guī)島的重要設(shè)備，其傳熱管的完整性對(duì)于核電站二回路的水質(zhì)安全至關(guān)重要。凝汽器傳熱管在役及役前主要以常規(guī)渦流檢測(cè)為主，渦流檢測(cè)可發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁刮傷，支撐板處磨損、外壁機(jī)械碰傷、大面積氣刷減薄等缺陷。這些缺陷的共同特征是幅值較大，尤其是發(fā)生泄漏的缺陷，渦流信號(hào)幅值一般從幾伏到幾百伏。然而隨著服役時(shí)間的累積，某核電站開始發(fā)現(xiàn)渦流信號(hào)只有0.2V 的泄漏缺陷，本文將對(duì)其缺陷特點(diǎn)及渦流檢測(cè)方案設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行探討。

1 檢測(cè)過程描述

2019年2月，某核電站凝汽器發(fā)生微泄漏，二回路水質(zhì)監(jiān)控報(bào)警氯離子超標(biāo)。核電站迅速提出渦流檢測(cè)緊急支援申請(qǐng)，并將泄漏區(qū)域即檢測(cè)范圍管板圖傳送檢測(cè)方，如圖1紅色區(qū)域。

圖1 檢測(cè)范圍管板圖

圖1中右上兩個(gè)紅點(diǎn)為歷史渦流檢測(cè)發(fā)現(xiàn)缺陷管，中間紅色框內(nèi)為此次氯離子超標(biāo)區(qū)域。按照經(jīng)驗(yàn)判斷紅框區(qū)域內(nèi)有傳熱管發(fā)生泄漏，最大可能是二次側(cè)異物撞擊管壁造成，因此檢測(cè)方立即對(duì)泄漏區(qū)域內(nèi)的13根傳熱管制定了常規(guī)渦流檢測(cè)方案，常規(guī)渦流檢測(cè)結(jié)果是未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)甚至記錄性缺陷。檢測(cè)方擴(kuò)大了檢測(cè)范圍，在盡可能大的區(qū)域內(nèi)也未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷。難道是氯離子監(jiān)測(cè)系統(tǒng)誤報(bào)警？

經(jīng)過多方討論認(rèn)證，檢測(cè)方?jīng)Q定上旋轉(zhuǎn)探頭重新對(duì)泄漏區(qū)域的13根傳熱管進(jìn)行渦流檢測(cè)，為了方便描述，對(duì)13根傳熱管進(jìn)行編號(hào)如圖2。經(jīng)過旋轉(zhuǎn)探頭渦流檢測(cè)，并結(jié)合常規(guī)渦流信號(hào)分析，基本確認(rèn)泄漏管為標(biāo)號(hào)X的傳熱管，核電站對(duì)其進(jìn)行拔管，發(fā)現(xiàn)密集性針孔狀缺陷，如圖3。這些針孔狀缺陷經(jīng)目視專業(yè)定性為氣蝕。檢測(cè)區(qū)域內(nèi)還發(fā)現(xiàn)有4根傳熱管，編號(hào)分別為2、3、5、8，也存在針孔狀渦流缺陷信號(hào)。

圖2 泄漏區(qū)域管板圖

圖3 泄漏管拔出后照片

2 渦流信號(hào)分析

渦流旋轉(zhuǎn)探頭相比常規(guī)（bobbin）探頭的優(yōu)勢(shì)是靈敏度較高，且能夠?qū)θ毕菪纬扇S模擬成像，編號(hào)為X的傳熱管用旋轉(zhuǎn)探頭采集到的渦流信號(hào)，如圖4從三維圖像明顯可以看出多個(gè)點(diǎn)狀缺陷顯現(xiàn)，而傳熱管2、3、5、8的三維圖像只能看到相似的單個(gè)點(diǎn)狀缺陷顯示，圖5為傳熱管2的旋轉(zhuǎn)探頭渦流缺陷信號(hào)。

圖4 傳熱管X旋轉(zhuǎn)探頭渦流信號(hào)圖

圖5 傳熱管2旋轉(zhuǎn)探頭渦流信號(hào)圖

檢測(cè)人員仔細(xì)對(duì)照此前的常規(guī)渦流檢測(cè)信號(hào)，確定傳熱管2、3、5、8無缺陷信號(hào)顯示，而傳熱管X發(fā)現(xiàn)缺陷顯示如圖6，信號(hào)幅值0.2V，相位70.4°，按照相位判傷曲線可定為傷深66%。隨機(jī)選取這根管子的兩處本底噪聲，信號(hào)幅值為0.1V 和0.2V，基本與缺陷信號(hào)幅值相當(dāng)。

圖6 傳熱管X常規(guī)探頭渦流信號(hào)圖

3 檢測(cè)方案設(shè)計(jì)

如圖1區(qū)域的凝汽器傳熱管氣蝕性缺陷，其產(chǎn)生機(jī)理為凝汽器頂部直接吹下來的高溫高壓水蒸汽長(zhǎng)期沖蝕而成。作為檢測(cè)方，為了保證大修工期中的窗口，以及綜合成本效益考慮，結(jié)合以往凝汽器傳熱管渦流檢測(cè)方案，增加如下修正：凝汽器傳熱管渦流檢測(cè)總體沿用常規(guī)檢測(cè)方法為主，只是針對(duì)氣蝕區(qū)域的傳熱管常規(guī)渦流分析不設(shè)定閾值；常規(guī)渦流檢測(cè)如果發(fā)現(xiàn)缺陷信號(hào)，對(duì)此區(qū)域增加旋轉(zhuǎn)探頭進(jìn)行補(bǔ)充檢測(cè)；旋轉(zhuǎn)探頭渦流檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的缺陷，對(duì)比常規(guī)渦流信號(hào)未發(fā)現(xiàn)缺陷顯示，則該傳熱管的缺陷作為跟蹤處理；旋轉(zhuǎn)探頭渦流檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的缺陷，對(duì)比常規(guī)渦流信號(hào)也有缺陷顯示，則按常規(guī)渦流對(duì)缺陷傷深進(jìn)行定量。

4 結(jié)語(yǔ)

凝汽器傳熱管如果產(chǎn)生破損，危害是將三回路的海水帶入二回路中，海水中的氯離子具有腐蝕性，會(huì)加速二回路各重要設(shè)備部件包括蒸汽發(fā)生器的損傷，因此各大核電站都很重視凝汽器傳熱管的渦流檢測(cè)。無損檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)表明，只有充分了解各類缺陷產(chǎn)生機(jī)理和易發(fā)生位置，熟練掌握缺陷信號(hào)的表現(xiàn)特征，才能夠真正為被檢對(duì)象把好脈、確對(duì)癥、下對(duì)藥。