凝汽器传热管气蚀性点状缺陷的涡流检测

国核电站运行服务技术有限公司 杨劲松 曾启畅

凝汽器传热管作为核电站二、三回路的边界，近年来陆续出现一种针孔状的点蚀穿孔，特点是常规涡流信号幅值相对很小（通常与本底噪声相当），极易引起漏判。凝汽器是核电站常规岛的重要设备，其传热管的完整性对于核电站二回路的水质安全至关重要。凝汽器传热管在役及役前主要以常规涡流检测为主，涡流检测可发现内壁刮伤，支撑板处磨损、外壁机械碰伤、大面积气刷减薄等缺陷。这些缺陷的共同特征是幅值较大，尤其是发生泄漏的缺陷，涡流信号幅值一般从几伏到几百伏。然而随着服役时间的累积，某核电站开始发现涡流信号只有0.2V 的泄漏缺陷，本文将对其缺陷特点及涡流检测方案设计等方面进行探讨。

1 检测过程描述

2019年2月，某核电站凝汽器发生微泄漏，二回路水质监控报警氯离子超标。核电站迅速提出涡流检测紧急支援申请，并将泄漏区域即检测范围管板图传送检测方，如图1红色区域。

图1 检测范围管板图

图1中右上两个红点为历史涡流检测发现缺陷管，中间红色框内为此次氯离子超标区域。按照经验判断红框区域内有传热管发生泄漏，最大可能是二次侧异物撞击管壁造成，因此检测方立即对泄漏区域内的13根传热管制定了常规涡流检测方案，常规涡流检测结果是未发现超标甚至记录性缺陷。检测方扩大了检测范围，在尽可能大的区域内也未发现超标缺陷。难道是氯离子监测系统误报警？

经过多方讨论认证，检测方决定上旋转探头重新对泄漏区域的13根传热管进行涡流检测，为了方便描述，对13根传热管进行编号如图2。经过旋转探头涡流检测，并结合常规涡流信号分析，基本确认泄漏管为标号X的传热管，核电站对其进行拔管，发现密集性针孔状缺陷，如图3。这些针孔状缺陷经目视专业定性为气蚀。检测区域内还发现有4根传热管，编号分别为2、3、5、8，也存在针孔状涡流缺陷信号。

图2 泄漏区域管板图

图3 泄漏管拔出后照片

2 涡流信号分析

涡流旋转探头相比常规（bobbin）探头的优势是灵敏度较高，且能够对缺陷形成三维模拟成像，编号为X的传热管用旋转探头采集到的涡流信号，如图4从三维图像明显可以看出多个点状缺陷显现，而传热管2、3、5、8的三维图像只能看到相似的单个点状缺陷显示，图5为传热管2的旋转探头涡流缺陷信号。

图4 传热管X旋转探头涡流信号图

图5 传热管2旋转探头涡流信号图

检测人员仔细对照此前的常规涡流检测信号，确定传热管2、3、5、8无缺陷信号显示，而传热管X发现缺陷显示如图6，信号幅值0.2V，相位70.4°，按照相位判伤曲线可定为伤深66%。随机选取这根管子的两处本底噪声，信号幅值为0.1V 和0.2V，基本与缺陷信号幅值相当。

图6 传热管X常规探头涡流信号图

3 检测方案设计

如图1区域的凝汽器传热管气蚀性缺陷，其产生机理为凝汽器顶部直接吹下来的高温高压水蒸汽长期冲蚀而成。作为检测方，为了保证大修工期中的窗口，以及综合成本效益考虑，结合以往凝汽器传热管涡流检测方案，增加如下修正：凝汽器传热管涡流检测总体沿用常规检测方法为主，只是针对气蚀区域的传热管常规涡流分析不设定阈值；常规涡流检测如果发现缺陷信号，对此区域增加旋转探头进行补充检测；旋转探头涡流检测发现的缺陷，对比常规涡流信号未发现缺陷显示，则该传热管的缺陷作为跟踪处理；旋转探头涡流检测发现的缺陷，对比常规涡流信号也有缺陷显示，则按常规涡流对缺陷伤深进行定量。

4 结语

凝汽器传热管如果产生破损，危害是将三回路的海水带入二回路中，海水中的氯离子具有腐蚀性，会加速二回路各重要设备部件包括蒸汽发生器的损伤，因此各大核电站都很重视凝汽器传热管的涡流检测。无损检测经验表明，只有充分了解各类缺陷产生机理和易发生位置，熟练掌握缺陷信号的表现特征，才能够真正为被检对象把好脉、确对症、下对药。