氦质谱吸抢法检漏在核电站电气贯穿件气密性检测中的应用

陈海峰

氦质谱吸抢法检漏在核电站电气贯穿件气密性检测中的应用

陈海峰

（中国核工业二三建设有限公司，广东 深圳 518100）

通过对电气贯穿件常规气密性检测方法进行分析，提出了电气贯穿件常规气密性检测方法的不足；通过电气贯穿件氦质谱吸枪法检漏试验，证明了氦质谱吸枪法检漏在电气贯穿件气密性检测中的适用性和有效性。

吸枪法检漏；电气贯穿件；气密性；泄漏量

1 引言

电气贯穿件在穿入反应堆厂房安全壳上的电气贯穿件预埋套管之前需要将贯穿件筒体组件内的气体排出，拆下压力监测组件，待电气贯穿件穿入电气贯穿件预埋套管与预埋套管焊接完成后，再装上压力监测组件，重新充入氮气。电气贯穿件在安装过程中破坏了原有的密封边界，且在运输、安装过程中由于震动、焊接应力等原因也会改变电气贯穿件的密封性能，以往对电气贯穿件安装后的气密性检测采用充气压力试验的方法，只能判别电气贯穿件是否有泄漏，对于存在微小泄漏的电气贯穿件，难以判别具体的泄漏部位，且泄漏量较小，压力表的变化不明显，需要进行长时间的保压才能判断。氦质谱吸枪法检漏是世界公认的快速、灵敏、有效、适用的一种检测方法，在各行各业中都得到了广泛应用。

2 电气贯穿件气密性检测应满足的要求

泄漏检测技术有很多种，且各有其特点和使用范围，要视具体情况，比如所要求的检漏灵敏度、被检件的结构材料、耐压程度、现有人员设备、示漏气体等条件而定。作为核电站电气贯穿件气密性定位检测理想的检漏方法，应满足以下要求：①检漏灵敏度高，反应时间短，能对漏孔进行定位和定量检测；②能无损检测，即检测时不需破坏被检件原来结构，也不致使被检件受到污染；③稳定性好，即在足够长的时间内灵敏度稳定、可靠；④所用探索气体在空气中含量低，无腐蚀作用，对人体无害，不堵塞漏孔；⑤检漏仪器结构简单，启动快，操作维修方便。

3 电气贯穿件常规气密性检测方法及不足

为了保证核电站电气贯穿件的密封性能符合要求，电气贯穿件安装完成后要进行严格的气密性检测，电气贯穿件常规气密性检测方法主要包括充气压力试验和整体密封检查。

3.1 充气压力试验

充入氮气至最大工作压力的1.1倍（即充压至440 kPa）进行充气压力试验，保压15 min，通过压力表压力的变化判断电气贯穿件的密封性能是否良好。

3.2 整体密封检查

充气压力试验合格后，低压电气贯穿件在20 ℃温度条件下充入表压为400 kPa的干燥工业纯氮气，保压317 h，保压后若压降小于20 kPa，则电气贯穿件整体密封性合格。

电气贯穿件的这种气密性检测方法存在以下不足：①只能通过电气贯穿件自带的压力表在一定时间周期内判断电气贯穿件密封性能是否符合要求，不能直观地显示泄漏量；②对于泄漏不符合要求的电气贯穿件，不能判断泄漏点是在反应堆安全壳内侧还是外侧，不能准确判断泄漏的具体位置；③不能在短时间内对电气贯穿件的气密性作出判断；④在核电站运行过程中，如果发现贯穿件泄漏率不符合要求，难以通过常规的检漏方法找到具体的漏点，无法及时进行有效处理。

4 氦质谱吸枪法检漏工作原理

氦质谱吸枪法检漏试验设备包括1台氦质谱检漏仪、1个正压标准漏孔和1套吸枪设备，示漏气体为氦气，氦质谱吸枪法检漏是对电气贯穿件整体密封性能检查泄漏率超标的进一步试验，要求电气贯穿件各密封连接的泄漏率不大于1×10－8Pa·m3/s。

氦质谱吸枪法检漏在电气贯穿件气密性检测中的应用原理为：向电气贯穿件内充入规定压力的氦气，检测前用标准漏孔对氦质谱检漏仪进行校检，然后用吸枪设备在电气贯穿件外进行探索。如果电气贯穿件存在漏孔，氦气通过漏孔向外逸出。当吸枪正对漏孔位置时，氦气随被吸枪吸入到检漏仪中使氦质谱检漏的显示值发生变化，从而达到检漏目的。电气贯穿件氦质谱吸枪法检漏装置如图1所示。

氦质谱检漏仪检测电气贯穿件的泄漏程度的量化用漏率来表示，其计算方法原理如下：

式（1）中：为电气贯穿件的泄漏值；0为测标准漏孔时检漏仪的净反应值；0为正压标准漏孔的标称值；为测电气贯穿件时检漏仪的净反应值。

1—氦质谱检漏仪；2—吸枪；3—导体组件；4—焊接法兰；5—筒体组件；6—压力监测组件。

图1 电气贯穿件氦质谱吸枪法检漏装置示意图

5 电气贯穿件氦质谱吸枪法检漏试验

5.1 试验步骤

电气贯穿件气密性检测前采用高压干燥氮气吹扫被检区域，才可进行后续的氦检漏试验，具体的试验步骤如下：①将减压阀压力控制在0.5～0.6 MPa，对电气贯穿件充纯氦气至表压400 kPa，保压10 min，连接好各部件后启动仪器，设计氦检漏仪参数。②校准。对标准漏孔进行检测，读取标注漏孔在仪器上的读数变化值0。③按照从下到上顺序对电气贯穿件筒体组件、导体组件、压力监测组件的各个连接密封处进行检测，检测有漏时应立即拿开探头并且等待仪器数值回到本底值后再查，如果有泄漏，需要等仪器数值稳定后读取各检测读数变化值1。

按照上述步骤完成所有的密封位置的检测，同时，按照泄漏率计算公式（1），计算各漏点对氦气的有效泄漏率。

5.2 试验现象分析

氦质谱吸枪法对电气贯穿件进行检漏时，检漏仪的反应值变化如图2所示。

图2 检漏仪反应值变化图

图2中显示的为检漏仪测得的大气本底值，点为检漏仪接触漏孔的时刻；段为吸枪检漏仪系统的系统反应时间；→段为吸枪靠近漏孔时，漏孔周围已经泄漏的氦气，此时被同时吸进了检漏仪中，到达点时达到了峰值；段是由于吸枪所吸入的氦气量大于氦气泄漏量，因此，反应值呈下降趋势；当到达段，则反应值稳定，检漏仪测试时的读数是取段的读数。

5.3 检测注意事项

对电气贯穿件的密封性进行测试前，要将电气贯穿件各密封连接处的灰尘清理干净，保持电气检测区域的清洁、干燥，避免堵塞吸枪。

首次氦检需对每个密封连接点逐个进行检测，否则会造成不必要的时间浪费。一旦发现泄漏，可用塑料薄膜将可疑漏点包裹，将吸枪插入塑料薄膜包裹的空间内，如果检漏仪显示泄漏率升高，可确定漏点。将该点记录在案，集中处理，然后用塑料薄膜将漏点包裹，用胶带密封，以免影响其他点的检测。

移动速度应缓慢，吸枪距表面1 cm左右为佳，过远则灵敏度降低，过近则易吸入表面附着的灰尘造成吸枪堵塞。

检漏过程中，当发现泄漏后，移开吸枪，如果氦检漏仪显示值长时间不下降，说明系统已被污染，空气中氦浓度过高，此时应加强检漏区域的通风。

对漏孔定位检测时，要根据检漏仪输出值的变化大小和反应时间长短来判断漏孔位置。如果检漏仪输出值增大速度较慢，且反应时间较长，说明漏孔不在吸枪检测位置，而在附近的某个位置。

6 结论

氦质谱吸枪法检漏与常规气密性检测方法相比，不仅能定位、定性、定量检漏，且具有操作简便、准确可靠、安全高效、成本较低、用途广泛等特点。在对电气贯穿件气密性进行检测时可以对单点漏率进行定量检测，可以有效地确定电气贯穿件漏不漏、哪儿漏、漏多少。氦质谱检漏仪质量轻、体积小，可以方便地对核电站反应堆厂房安全壳不同标高的电气贯穿件气密性进行检测。无论是在电气贯穿件安装后的检测，还是在核电站运行过程中通过电气贯穿件压力表发现贯穿件泄漏率超标后的检测，都可以使用氦质谱吸枪法检漏，能准确定位漏孔，缩短检测时间。

［1］中国航天工业总公司.QJ3089氦质谱正压检漏方法［S］.出版社不详，1999.

［2］中国航天工业总公司.QJ3088正压标准漏孔校准方法［S］.出版社不详，1999.

X705

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.15.014

2095－6835（2019）15－0042－02

〔编辑：张思楠〕