核电厂设备不可达区域腐蚀检查装备开发

刘洪群 张彦召 刘 忠

（苏州热工研究院有限公司，江苏 苏州 215004）

0 引言

腐蚀是核电厂设备和结构失效的主要模式之一[1-3]。从国内外核电站的运行经验反馈来看，腐蚀问题广泛存在于核电站的各类系统中，并且随着运行时间的逐渐延长，核电厂的腐蚀问题会逐渐增多和加剧，而突发的重大腐蚀问题可能会直接影响到大修工期和进度，甚至威胁到机组和设备的安全，给电站造成不良的社会影响和重大的经济损失。目前，国内各核电厂均建有腐蚀关键敏感设备的预防性防腐蚀管理大纲，预防性的开展腐蚀检查评估工作来控制设备的腐蚀状态，减少重要设备发生腐蚀失效的几率。核电厂现场设备腐蚀检查过程中，常常遇到很多设备或管道存在检查不可达区域[4]，导致无法进行腐蚀检查，无法获得设备的腐蚀状态，存在一定的隐患。

本文对核电厂现场腐蚀工作现有的目视腐蚀检查手段以及遇到的不可达区域工况进行了梳理，并开发了一套不可达区域腐蚀检查及智能诊断装备。

1 现有腐蚀检查技术手段

目前，国内外针对不同的场景需要，开发有不同的腐蚀检查技术产品，详细如下：

（1）内窥镜，主要适用于传热管等管径较小的管道，受限于其镜头尺寸和柔性的结构，不适用于核电厂海水管道等大管径管道的内部腐蚀检查工作；

（2）管道镜，该类产品主要用于城市地下管道的目视检查工作中，目前市面上的产品可以达到50倍光学变焦，并配有良好的照明补光系统，可以用于长直的管道腐蚀检查工作；

（3）蟹式管道机器人，该类产品的出现主要是补充内窥镜无法实现的管道的腐蚀检查技术空白，但该类设备适用的管径范围有限，无法满足核电现场海水管道的腐蚀检查需求；

（4）履带磁吸式管道机器人，该类产品可以用于管道的内部腐蚀检查、容器的内外部腐蚀检查；

（5）室内无人机，该类产品适用于容器、室内狭窄空间的腐蚀检查工作；

（6）室外无人机，该类产品适用于大型储罐、构筑物的室外腐蚀检查工作。

2 核电厂腐蚀检查不可达区域梳理

造成设备腐蚀检查不可达的因素有很多种，例如距离地面远近、有无障碍物遮挡、设备开口大小、内部空间尺寸、空间复杂程度、有无水体覆盖等等，将不可达部位类型分为室外大型储罐、室内大型储罐、小型容器、小支管等10类，如表1所示。

表1 核电厂腐蚀检查不可达区域分类

表1 （续）

3 不可达区域腐蚀检查及智能诊断装备开发

现有的腐蚀检查技术手段如内窥镜、管道镜、管道机器人等可以覆盖上述部分工作场景，但是小型容器（内部）、小支管两种工况尚无有效的检查装备。海水管道弯管工况可以采用管道机器人检查，不过仅仅检查弯管部位，采用管道机器人的投入产出比过高，且准备时长过长。针对上述三种工况，开发了一种腐蚀检查及智能诊断装备。

本装备总体由镜头模组、旋转云台、挠性支杆、便携式主机、操作手柄、大容量锂电池以及各种线缆组成。基于现有条件的限值，各组成部分至少应能实现以下基本功能：镜头模组应能实现拍摄、补光的作用；旋转云台应能实现带动镜头模组旋转；挠性支杆的长度控制在2000mm左右，可以自由的弯曲定型；便携式主体应能提供足够的硬件性能和软件支持；操作手柄应可以控制镜头模组的拍摄、补光、录像等；大容量锂电池可提供足够的续航；各种线缆应能保证图像数据传输的可靠性、电源供给的稳定性以及信号控制的低延迟。采用双4K像素高清镜头具有双目高清观测能力，采用高清数据线，实时将高清画面传至工控主机，通过专用算法，能够对被测腐蚀缺陷进行三维测量，如图1所示。

图1 智能诊断装备示意图

4 结语

核电厂很多设备或管道存在检查不可达区域，该区域的腐蚀问题一直困扰着核电工作人员。通过本文开发的设备，可实现对中型管道转弯处的内部检查，保证核电厂工作人员及时掌握该不可达部位的腐蚀状态，避免因腐蚀原因导致的安全事件发生。随着科技的发展，自动化、智能化的腐蚀检查手段越来越多，这些新技术的使用极大地补充了现有检查手段，进一步提高了设备的安全性。