蒸汽发生器传热管破裂机理分析和处理

石炜

【摘 要】蒸汽发生器，俗称锅炉，是一种以原料或燃料为基础，旨在加热水或其他物质的一种机器设备。蒸汽发生器作用范围广泛，目前广泛用于核电站。随着核电站运行时间的增加，腐蚀和运行工况的变化，会造成一定程度上的危险与事故。论文将对核电站蒸汽发生器传热管破裂进行进一步分析并提出处理措施。

【Abstract】Steam generator， commonly known as boiler， is a kind of machine equipment based on raw material or fuel， which aims at heating water or other materials. The steam generator has a wide range of functions， and it is widely used in nuclear power plants. With the increase of operation time of nuclear power plant， the change of corrosion and operation condition will cause danger and accident to a certain extent. This paper will further analyze the rupture of steam generator heat transfer tube in nuclear power plant and propose the treatment measures.

【关键词】蒸汽发生器；传热管破裂；机理分析

【Keywords】steam generator； heat transfer tube rupture； mechanism analysis

【中图分类号】TL353 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）06-0154-02

1 引言

世界经历过几次工业革命之后，对于工业的生产和加工，有了前所未有的突破，不断地创造出新产品，革新新技术，以方便人们更好地使用。18世纪的第一次工业革命的开展，蒸汽机得到了很好的运用，随之而来是各种在蒸汽机基础上的不断创新与改进，蒸汽发生器就是其中的一项进步，其以蒸汽机本身的原理为基准，通过再发明与再创造，以适应更广阔的使用范围。

2 蒸汽发生器传热管破裂机理分析

2.1 降温降压分析

众所周知，无论哪一种机器或是软件，在长时间运行状态下，都会产生大量的热量和温度，而长时间处于高温高压状态下，对于机器本身却并非好事。以蒸汽发生器为例，在核电站高温高压的运行工况下，导致其传热管破裂，造成大量的热量在传输运作过程中毫无规律地喷向各个角落，破坏了蒸汽发生器传热的系统平衡，影响其正常运作。因此，降温解压的作用不可小觑。通过合理的方式，具体问题具体分析，从源头和过程挨个进行排查，停止超过标准的机器运行，在机器运行过程中，在不影响其正常工作效率的前提下，采用冷却、凝固等方法，对机器进行冷处理，从而减少压力，降低温度与热量。

2.2 运行模式分析

由于蒸汽发生器在高强度运作下会产生了巨大的摩擦力及热量，很容易导致其传热管的破裂，从而发生意想不到的事故。一回路第二道屏障失去完整性、第三道屏障被旁路，放射性物质污染二回路，若控制不及时，放射性物质可能通过大气排放阀或安全阀直接向大气排放。同时发生一回路破裂叠加事故时，由于安全壳地坑水位不够，最终导致堆芯损坏的中期风險。

事故所造成的后果无疑是巨大的损失，巨大的压力导致一回路的运作出现异常，一回路放射性通过蒸汽发生器释放到空气中，对周围环境和核电站附近居民的身体健康带来危害。在一回路运作出现异常时，二回路在其后的运行也会发生故障，导致一回路与二回路两者之间产生了巨大的压力差，从而导致了传热管破裂事故的发生[1]。

2.3 MSSV卡开分析

导致传热管破裂而造成事故的原因，不仅是主蒸汽管道受高温高压影响而造成的传热管破裂，还有一种较大可能是其管道上的安全阀出现了卡开现象。由于一台蒸汽发生器不止一根传热管，且每根传热管都处于互相联系、互相影响的状态，即使只有一根传热管破裂，也会导致事故的发生。若多根传热管同时破裂，同样也会导致事故的发生。而当传热管的破裂现象和安全阀的卡开现象同时发生时，会有大量的危险物被释放出来，如此后果将无法预想[2]。

无论是机器自身在运作过程中发生了故障，还是由于人为因素造成的事故，都不容忽视。因此，做好前期的防范和控制保护措施尤为重要。

下面，笔者将在以上机理分析的基础上，从其他方面进一步对导致蒸汽发生器传热管破裂的原因进行分析。

3 蒸汽发生器传热管破裂原因分析

3.1 对蒸汽机传热管的重视程度不高

检修人员和化学人员对于如传热管等基础设施的检测及重视程度不够，将大量精力集中于大件工具上，从而忽视了基础小零件的质量与安全运作的检测。在某些特殊条件下，蒸汽发生器的某一根传热管出现异常，可能在短时间内不会导致整个机器的崩溃，但是在发生问题而没有引起重视的条件下，故障会一直存在，机器的异常运作并没有得到很好的解决，在随后的运转中发生危险的可能性也会急速提高。因此，加强对每一个小零件的重视，对于减少事故也是有利的。

3.2 对发生事故的干预、检查、补救和解决问题的能力不足

蒸汽发生器在传热管破裂而导致严重事故时，相关部门人员的防御能力严重不足，不能及时地制定合理的预防措施，从而增加了事故所造成的损失。在事故发生前，没能进行系统、透彻的检查。工作人员对事故发生的干预能力不足，使得温度与热量超过标准要求，导致蒸汽发生器在运行中气压差波动幅度大，机器内部的压力完全不符合标准，使得一些放射性的微量元素被释放到大气中，并发生反应，从而带来严重的后果，导致事故发生。

3.3 蒸汽发生器的老化降质现象严重

蒸汽发生器的运作过程分为自然循环和辅助循环，而在不断地循环工作运行过程中，由于各部分零件的使用工龄较长，没有新零件的新功能，因此整个机器的老化现象严重。由于机器老化的事实存在，使得各零件在工作中的效率、质量降低，从而导致整个机器的抗腐蚀性能力降低，以及每个零件相对应的效益、性能减弱。

基于以上种种现象，要想很好地解决这些问题，并且保证在以后的运作过程中，减少事故的发生频率，就必须对症下药，找准关键点，逐个逐步地进行故障排查与修复。

4 蒸汽发生器传热管破裂处理方法

4.1 提高防范意識，加强对各个功能的检测

各部门负责人员要提高警惕性，增强防范意识，对各个零件都要进行定时定量地检测与故障排查，更换存在问题的区域，修复临近标准范围两端数值的零件，确保每个部分的工作都能够正常进行。及时发现其中的威胁，并做好相应的解决与补救措施。

4.2 运行人员采取正确、及时的干预

尽可能快地平衡一二回路的压力，从而消除一回路向二回路的泄漏，限制放射性旁路安全壳排放。一二回路平衡后，平缓操作，降温降压，直到RRA连接的条件满足。

4.3 制定相关整改措施，避免老化现象存在

相关部门人员要根据现有的实际情况与条件，针对不同的问题、不同的零件，制定有针对性的解决措施，以更好地解决老化降质现象。可以通过选择使用合适的、高质量的传热管，进而延长机器的使用寿命。还可以提高、创新和完善关于防振条和支承板的设计，从外部来保证蒸汽发生器的正常运行。对于机器运行过程中产生的废弃物及污染物，也需要及时地清理，废渣、废水等也是使机器老化的一个不可忽视的重大因素[3]。

5 结语

每个机器都有自己的使用寿命，人们都希望能够在有限的使用时间范围内，尽可能地提高其使用价值。但并不是所有东西在经历过风风雨雨后还能保持一成不变，以最原始的面貌出现，在过程中会经历过很多坎坷，而我们能做的就是不断地警醒自己，保证前期的无误，及时处理各种突发情况，以避免不必要的事故发生。蒸汽发生器是人类进步的见证者，人们在发展的同时，也要不断地对其进行革新创造。

【参考文献】

【1】杨健，朱文韬.蒸汽发生器传热管诱发破裂风险评估[J].核动力工程，2017（1）：51-55.

【2】叶杰， 蔡伟，陈文虎.AP1000多根蒸汽发生器传热管破裂分析[J].原子能科学技术， 2015（6）：1057-1061.

【3】李鹏飞，余平，王海松，等.基于老化降质的自然循环蒸汽发生器改进设计研究[J].核动力工程，2016（5）：115-118.