核电厂蒸汽发生器传热管役前涡流检查中不通管的典型案例分析

文/李朝夕、孟晓喜 中国核电工程有限公司郑州分公司 河南郑州 450052

核电厂蒸汽发生器传热管役前涡流检查中不通管的典型案例分析

文/李朝夕、孟晓喜 中国核电工程有限公司郑州分公司 河南郑州 450052

蒸汽发生器传热管是核电厂进行热交换的重要设备，不通管的数量直接影响发电效率。对蒸发器传热管实施100%役前涡流检查，全面掌握传热管不通管的情况。发现不通管后采用内窥镜检查进一步确定原因。内窥镜检查表明，制造厂进行传热管清理时遗留的毛毡塞是造成不通管的原因之一。

传热管；涡流检查；役前检查；不通管

1、背景概述

压水堆核电厂蒸汽发生器（Steam Generator, SG）是一回路冷却剂从反应堆获得的热能传给二回路工质使其变成蒸汽的热交换设备。蒸汽发生器传热管构成了反应堆冷却剂压力边界，是核电厂纵深防御重要的实体屏障，对核电厂的安全运行特别重要。目前，核电厂SG传热管最有效的无损检测方法是涡流检测（Eddy Current Testing, ET）[1]。

按照RSE-M97 B4610的要求，在机组冷试后的役前检查阶段，对SG传热管实施ET全面役前检查（VCI），全面掌握传热管的初始质量状况，并把探头无法通过的管子（不通管）作为一种不可接受的情况，为后续在役检查提供参考和比较。

2、蒸汽发生器传热管概述

国内某压水堆核电厂(以下简称“某核电厂”) 的SG采用饱和蒸汽发生器带内置汽水分离器立式倒“U”形管自然循环的结构型式，单台机组共有三台蒸汽发生器。传热管的具体参数如表1所示。以坐标方式（CXXX,RXXX）表示传热管的编号，其中定义垂直于SG下封头水室隔板的方向为C（Column）轴，平行于SG下封头水室隔板的方向为R（Row）轴，如图1所示。对于每一根传热管，具有唯一的编号。

表1 传热管参数

SG运行期间可能由于化学、机械等机理而导致传热管的降质，包括减薄（Thinning）、点蚀（Pitting）、二次侧应力腐蚀开裂和晶间腐蚀（IGA/SCC）及一次侧应力腐蚀开裂（PWSCC），磨损（Wear）、撞击（Impingement）、疲劳（Fatigue）等[2]。一些非降质信号主要是凹痕（DNT）、磁区显示（PVN）、制造打磨痕迹（MBM）等。因ET技术成熟、检测速度快且容易实现自动化，核电站役前检查通常使用ET技术对传热管进行初始状态监测。

图1 蒸汽发生器传热管布置示意图（热端）

3、涡流检查

2016年6月至7月，某核电厂4#机组第一阶段役前检查期间，对三台蒸汽发生器进行了100%的传热管涡流检查。传热管涡流数据采集通过采集工作站远程控制多频涡流仪(型号：OMNI200)、探头定位器(型号：PEGASYS)和探头推拔器(型号：EPOD)实现涡流探头(注：使用轴绕式探头（Bobbin）对传热管进行全长度检查，采用旋转探头（MRPC）进行补充检验)在被检的传热管中的前进和后退，在探头后退的过程中完成对传热管数据的采集，同时将采集到的数据存储在硬盘或光盘中。不同的数据分析人员通过分析工作站远程调用数据，对原始数据进行两次独立的数据分析。在进行传热管ET前，首先利用标定管对ET系统进行标定，得到一个初始的参考相位与参考幅值，再制作标定曲线进行涡流信号分析[3]，最后分析诊断各被检传热管的状态。

4 、不通管的形成原因及分析

一般的，SG传热管涡流役前检查很少发现缺陷。但2016年6月在某核电厂4#机组三台SG传热管进行ET时发现1号SG有三根传热管（ 管 号：R01C02,R03C02,R01C03）， 涡流探头无法通过管子，致使对该三根传热管的ET无法完整进行。针对这一异常现象，为了确定不通管形成的原因，检测单位在得到业主方的授权后，采用内窥镜对三根不通管进行了观察，发现管径内部均存在白色异物，如图2所示。

由于传热管为一回路蒸汽发生器重要组件，若此异物未能及时发现并进行消缺处置，一旦一回路进行水压试验，异物将会顺着一回路进行窜动，将向子弹一样对一环路设备造成损伤，在这方面是有经验教训的。例如，某核电厂由于反应堆压力容器内部有异物（堆内构件底脚的固定螺栓脱落），在进行一回路水压试验时，异物沿着环路窜动，将三台蒸汽发生器水室内部严重击伤。被迫停工返修，致使工期进度严重滞后，造成了较大的经济损失。

役前阶段的传热管由于还没有介质流入，所以判断异物可能是制造阶段遗留下来的。为了消除隐患，业主方责成制造厂商派技术人员进行消缺处理。厂方采用了对不通的传热管内部冲入压缩空气，在压力的作用下，将异物排除管子外面。经辨认，异物被确定为在制造厂进行传热管清理时遗留的毛毡赛。

图2 白色异物

结语：

SG传热管是核岛内的核一级部件，是关乎核安全的关键设备，所以在制造阶段就应严把质量关，以保证其在使用期间不会发生故障而导致人员伤亡和经济损失。役前检查是SG传热管服役之前的最后一次检测，起到了承前启后的作用。对于役前检查中发现的缺陷及不通管，应采取合适的技术手段进行处理，为核电厂的正常发电运行打下坚实基础。

[1]宋志刚.中国压水堆蒸汽发生器传热管的研究及国产化[J].钢铁研究学报，2013,25(08)：1-5.

[2]王元辉，袁骊.蒸汽发生器传热管涡流检测能力试验[J].无损检测，2014,36(09)：11-13.

[3]杨宝初.传热管通孔涡流信号研究[J].无损检测，1998,20(05)：132-133.

[4]丁训慎.核电站蒸汽发生器传热管的降质及无损检测技术[J].无损检测，2008,30(01)：30-33.

李朝夕（1989-），男，硕士研究生，助理工程师，主要从事核电厂役前和在役检查质量控制工作。