核电站冷凝器传热管区在役检查

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摘 要 本文概述了核电站冷凝器钛管区的特点及其在国内核电站的应用现状，介绍了涡流检测和渗透检测在冷凝器钛管及管板密封焊区域在役检测时的应用，讲述了实施无损检测的过程和在实施过程中遇到的难点，通过2种方法的配合使用能有效的检查出钛管区域存在的危险隐患，为机组安全运行提供保障。

关键词 冷凝器；钛管区；涡流检测；渗透检测

中图分类号：TM623 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）12-0070-01

在国内核电行业中，广泛使用着各式各样的管式热交换器，而冷凝器钛管区主要是钛管和管板组成，钛管区在冷凝器中就是蒸汽侧与冷却水侧的分水岭，通过传热管可使不同介质达到迅速交换的目的，为了有效的将蒸汽中的热量带走必须要在满足工艺的情况下采用壁厚比较薄的钛管进行传热，所以一般核电站用的钛管厚度只有0.7 mm和0.5 mm，核电站运行中钛管长期在海水环境的腐蚀介质中运行，由于海水的长期冲刷、腐蚀及蒸汽的热应力等作用，钛管长期在这种环境中使用会使管壁产生各种腐蚀产生的缺陷、损伤和壁厚减薄。又由于冷凝器钛管管内侧通的是海水，长期以往，钛管内壁会积累海生物，因而会对钛管造成堵塞，在运行过程中容易造成钛管局部过热而导致损伤、甚至是泄漏，从而对二回路的凝结水造成污染，对机组的正常运行造成重大威胁。因此对钛管区要进行定期检验，掌握缺陷的存在与发展状况，为机组的安全运行保驾护航。

1 常规涡流检测法（ET）

目前在几种比较常见的无损检测技术中，电磁涡流检测因为设备简单、检测的速度快、灵敏度高、非接触式检测等各种优点，成为核电站检测冷凝器钛管缺陷最常用的方法之一。

1.1 探伤原理与检测设备

电磁涡流检测是基于电磁感应的一种无损检测方法。钛管缺陷信息就是通过检测线圈的阻抗或次线圈感应电压的变化提供的。涡流检测就是通过测量涡流传感器的电阻抗变化值实现的。电阻抗包括电抗和阻抗，显示时我们以阻抗R（Resistance）为横坐标，电抗X（Reactance）为纵坐标形成直角坐标系。通过涡流检测传感器的阻抗变化，可以通过信号处理在仪器上用点信息（Q）进行显示，而点Q是个二维的矢量点，它具有一定的幅值（Amplitude）和相位（Phase）。而由于各种原因造成涡流信号分量R、X的变化，使得点Q的位置也随之变化，Q点的变化轨迹图则为阻抗平面。

线圈阻抗的主要影响因素有电导率、内径、壁厚、相对磁导率、试验频率、填充系数等等。通过测出阻抗或者感生电压的变化，就可得出管子的尺寸及缺陷情况。

采用单频涡流检测冷凝器钛管时，附近的机构部件（支撑板）会产生很强的干扰信号，在支撑板区域内，管子的缺陷信号与支撑板的信号混杂在一起，对缺陷信号的分析产生困难。因此，在冷凝器平时的定期检验时我们多采用多频涡流检测技术，根据不同频率对不同参数变化所得的测量结果，通过实时矢量相加减和处理，提取所需信号，抑制不需要的干扰信号，便可解决单频涡流检测所不能解决的问题。

1.2 涡流检测的一般实施过程

1）检测前按涡流检测的要求对钛管管内壁进行清理，管内应无积水、无污物，钛管必须冲洗吹干，无妨碍探头进入的杂物。

2）检测频率的选择由所采用的仪器、探头、所检管材等决定，应考虑到能对伤作最佳的探测和定性。

3）在每个水室检查中，每一工作组开始时必须对仪器设备用标定管进行标定并记录数据。每次工作组结束时也必须记录所采集的标定数据。

4）在仪器检测模式下，将探头匀速地拉出，同时观察屏幕上所显示的信号图形。探头来回通过的速度不应超过能对相应的标定人工缺陷提供足够的频率响应和灵敏度的速度。

5）对于每根钛管的采集数据，检测人员需要进行记录和分析，并给出缺陷的位置、性质及大小的结论，测量缺陷信号的幅值和相位。

6）对于各种类型的缺陷信号进行评判，以及与以前的数据进行对比，找出缺陷的发展趋势。

1.3 涡流检测技术的特点

1）非接触、无耦合，所以检测速度高，易实现自动化，核电站用的钛管一般长度都是在16 m，就拿宁德核电站来讲冷凝器一共分两组，每组分两列水室，每个水室有传热管16052根，四个水室一共有64208根，这4个水室如果100%的涡流检查那量是很大的，所以涡流实现办自动化在检测中是非常必要的。

2）可以存储、再现及进行数据的比较及处理。EEC-39RFT实现了电脑存储，可将全部的数据保留并比较分析。如果选用了高智能网络数据库采集分析软件，还可以制定计划图、实时监督采集分析进度、历史趋势管理等。

3）在一定的范围内有良好的线性指示，可以对不同的缺陷评价，因此可用于质量管理和控制。按ASME相位、幅度分隔关系，EEC-39RFT可以方便地实现外伤、内伤、凹陷等定量分析。

4）检测灵敏度高，可以发现很小的缺陷，仪器具备四个差动，四个绝对通道，不仅能发现突变性的小缺陷，也可以检测出均匀腐蚀减薄的管段。在按照ASME的标准进行作业时，利用EEC-39RFT可以轻松检测到0.6 mm直径的穿透性缺陷、10%以上（包含10%）的外壁冲蚀减薄的缺陷。

涡流检测中遇到的难点就是钛管两端的盲区无法很好的检测到，因为在此区域涡流场发生畸变，使缺陷信号难于检测，探头在此区域存在端面效应，所以下面所描叙的渗透检测对涡流的盲区检测进行了补充。

2 渗透检测（PT）

渗透检测主要是检测工件表面的开口型缺陷，它是利用液体对微细孔隙的渗透作用来对工件表面的缺陷进行检测的方法。

钛管与管板是通过密封焊进行连接的，在核电厂仅用涡流检测方法对钛管内部检查时远远不够的，因为不仅钛管内部出现缺陷会对核电站二回路的凝结水产生污染，而同样在钛管与管板的密封焊产生缺陷同样会对二回路的凝结水产生污染，所以对钛管与管板的密封焊的渗透检测尤为重要，在检查密封焊的同时还要对钛管两端的胀管区（也是涡流检测的盲区）进行渗透检测。

在实施渗透探伤之前必须要对管板和胀管区用高压水枪进行冲洗并烘干，因为管板长期在在海水中浸泡，管板表面肯定会存在海水盐结晶，不把这些结晶冲洗干净渗透检测是难以实施的，而且会伴随着许多的伪缺陷显示，影响检测人员对正常缺陷的判断。

3 总结

涡流检测和渗透检测是现阶段国内核电站冷凝器钛管检查的主要实施手段，由于核电站的特殊性，我们每次检查冷凝器可能也是抽检或按周期百分比来抽查，所以优化检查计划核提高检查技术水平是很有必要的，而且我们还要不断的寻找更好更方便的检测方法，更快捷更安全的为核电站的安全运行保驾护航。

参考文献

[1]李家伟.陈积懋主编.无损检测手册[M].机械工业出版社，2002.

[2]任吉林，林俊明，高春法.电磁检测[M].机械工业出版社，2000.

[3]钱其林，林俊明.船用钢板焊缝的金属磁记忆检测技术原理与应用[J].无损探伤，2001（6）.

[4]魏慧元.小口径钛管材涡流探伤技术[J].无损探伤，1999（5）.

作者简介

成鑫（1982-），男，工程师，研究方向：核电站的技术

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