氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)在蒸發(fā)器制造與停堆期間的應(yīng)用

摘 要：針對蒸發(fā)器制造與運(yùn)行過程中的泄露問題，應(yīng)用氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)發(fā)現(xiàn)泄露點(diǎn)，為蒸發(fā)器返修/檢修提供依據(jù)，保證蒸發(fā)器的順利制造、安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，從而取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：蒸發(fā)器；氦質(zhì)譜檢漏；泄露

1 前言

蒸發(fā)器是核電廠運(yùn)行中較為重要的一項(xiàng)設(shè)備，它在高壓和帶放射性條件下工作，主要功能是作為熱交換設(shè)備將一回路冷卻劑中的熱量傳給二回路的給水，使其產(chǎn)生飽和蒸汽供給二回路動力裝置。放射性污染二回路系統(tǒng)一般通過兩種途徑：一是高壓冷卻劑經(jīng)管子-管板間隙向二次側(cè)泄露；二是傳熱管發(fā)生破裂。為保證蒸發(fā)器在核電廠中安全有效的運(yùn)行，有必要在蒸發(fā)器制造及運(yùn)行過程中對其進(jìn)行泄露檢驗(yàn)。氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)是目前國內(nèi)外公認(rèn)的安全可靠的檢漏方法。

2 氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)在蒸發(fā)器在役期及停堆期的應(yīng)用[3]

2.1 檢驗(yàn)范圍

蒸發(fā)器制造過程中的傳熱管采用超聲波檢測、渦流檢測進(jìn)行質(zhì)量控制，因此氦質(zhì)譜檢漏的主要控制點(diǎn)為管子-管板焊縫。

2.2 人員資格

進(jìn)行泄漏試驗(yàn)的人員都應(yīng)該按照HAF602核安全法規(guī)《民用核安全設(shè)備無損檢驗(yàn)人員資格管理規(guī)定》進(jìn)行培訓(xùn)、考核并取得相應(yīng)的資格證書[1]。

2.3 在役期檢驗(yàn)用儀器及設(shè)備

（1）氦質(zhì)譜檢漏儀

（2）專用檢漏罩 專用檢漏罩用波紋管與儀器相連接，管路應(yīng)盡可能短，除非經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的較長管路能縮短相應(yīng)凈化時(shí)間，但最長不應(yīng)大于4570mm[2]。專用檢漏罩用于對管孔一次側(cè)焊縫進(jìn)行檢漏，可為單孔或多孔檢漏罩。

（3）標(biāo)準(zhǔn)漏孔 標(biāo)準(zhǔn)漏孔一年進(jìn)行一次檢定，保證標(biāo)準(zhǔn)漏孔在檢定合格日期內(nèi)使用[2]。

（4）示蹤氣體 采用氦-氮混合氣體作為示蹤氣體，氦氣純度不小于99.99%，氮?dú)饧兌炔恍∮?9.99%。

（5）壓力表、溫度計(jì)、秒表、真空泵

2.3.1 檢測條件準(zhǔn)備

（1） 對蒸發(fā)器二次側(cè)整體進(jìn)行密封；

（2） 試驗(yàn)部件在檢測時(shí)不允許進(jìn)行通風(fēng)處理或試驗(yàn)場所不得因?yàn)橥L(fēng)而使所要求的靈敏度降低[2]。

2.3.2 檢驗(yàn)流程

（1） 檢測系統(tǒng)安裝

（2） 充氣

對蒸發(fā)器二次側(cè)沖入氦氣和氮?dú)饣旌蠚怏w，并保證二次側(cè)絕對壓力及氦氣濃度滿足要求。

（3） 檢測工序

a.保壓后進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)，利用標(biāo)準(zhǔn)漏孔校核系統(tǒng)的靈敏度。在系統(tǒng)校準(zhǔn)時(shí)，記錄反應(yīng)時(shí)間；b.采用專用檢漏罩進(jìn)行檢測時(shí)，停留時(shí)間應(yīng)大于三倍的反應(yīng)時(shí)間。檢測方向應(yīng)從部件的最下部位開始，然后漸次向上[2]。

2.3.3 結(jié)果評定

2.4 停堆期檢驗(yàn)用儀器及設(shè)備

（1） 氦質(zhì)譜檢漏儀

（2） 機(jī)械手。作為氦檢漏吸腔組的載體，攜帶吸腔組在傳熱管端部的移動，并通過吸腔的旋轉(zhuǎn)，完成整個(gè)區(qū)域的檢測。

（3） 吸腔組。由四個(gè)吸腔組成，每個(gè)吸腔組由溫度傳感器、流量傳感器和抽泣泵組成并連接一臺檢漏儀，組成一個(gè)檢測單元，可以安裝在機(jī)械手上，用于采集氣體樣本；溫度傳感器和流量傳感器用于獲取所采集的氣體溫度值和流量值。

（4） 擴(kuò)容器。用于一次側(cè)氣體吹掃，使蒸發(fā)器一次側(cè)水室封頭內(nèi)每根傳熱管均能被吹掃。

（5） 監(jiān)控系統(tǒng)。主要通過一系列的傳感器對該檢測系統(tǒng)所需要的檢測參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，以及機(jī)械手和工作現(xiàn)場的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視。

（6） 示蹤氣體。采用氦-氮混合氣體作為示蹤氣體，氦氣純度不小于99.99%，氮?dú)饧兌炔恍∮?9.99%。

（7） 控制系統(tǒng)。主要由控制軟件、控制電路、電磁閥等組成，用于完成機(jī)械手與吸腔的運(yùn)動控制，滿足檢測過程的需要。主要完成工作現(xiàn)場與核島外控制室的通訊以及控制室與分析室的通訊。

（8） 通訊系統(tǒng)。主要完成系統(tǒng)各模式之間的通訊。

2.4.1 檢測條件準(zhǔn)備

（1） 對蒸汽發(fā)生器二次側(cè)進(jìn)行整體隔離，關(guān)閉二次側(cè)所有接管閥門，其中主給水管道和主蒸汽管道內(nèi)充水，充水前應(yīng)關(guān)閉主隔離閥，以水界面為隔離邊界，主蒸汽管道也可采用專用堵頭在二次側(cè)進(jìn)行隔離；

（2） 檢漏應(yīng)在清潔干燥環(huán)境中進(jìn)行；

（3） 檢漏現(xiàn)場不得有強(qiáng)烈的電磁場和劇烈震動。

2.4.2 檢驗(yàn)流程

（2） 充氣

對蒸發(fā)器二次側(cè)沖入氦氣和氮?dú)饣旌蠚怏w，并保證二次側(cè)絕對壓力及氦氣濃度滿足要求。

（3） 檢測工序

a. 利用控制系統(tǒng)軟件，最優(yōu)化機(jī)械手工作路線，并確定檢測起始位置；b. 開啟氦檢漏儀和吸腔組上的抽氣泵，通過機(jī)械手?jǐn)y帶吸腔組達(dá)到指定位置，通過數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)來采集數(shù)據(jù)包括溫度、流量、漏率和露點(diǎn)溫度等，并將各數(shù)據(jù)存儲下來，保存為與傳熱管相對應(yīng)編號的文件。當(dāng)數(shù)據(jù)中的漏率超過軟件設(shè)定的警戒值，自動進(jìn)行報(bào)警，并記錄下發(fā)生報(bào)警傳熱管的編號；c.如發(fā)現(xiàn)有漏，進(jìn)行單管氦檢漏漏率測定。記錄儀器氦氣本底濃度值Sn和漏率度數(shù)值Sf，讀取傳熱管中氣體的流速Q(mào)b和蒸發(fā)器二次側(cè)氦氣濃度Cf。

2.4.3 結(jié)果評定

3 結(jié)束語

隨著核電事業(yè)的不斷推進(jìn)，氦檢漏技術(shù)在核電領(lǐng)域的應(yīng)用會越來越廣。本文簡明扼要的闡述了氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)在蒸發(fā)器全過程中的應(yīng)用，希望可以給大家提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)

[1]HAF602核安全法規(guī)《民用核安全設(shè)備無損檢驗(yàn)人員資格管理規(guī)定》.

[2]ASME鍋爐壓力容器規(guī)范 V卷 2004版本.

[3]許貴平.民用核安全設(shè)備泄露檢驗(yàn)技術(shù).

作者簡介：李光偉（1986，2-），男，河南省衛(wèi)輝市，上海理工大學(xué)熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位；從事核電材料及壓力容器材料的檢驗(yàn)技術(shù)工作。

李宏艷（1983，8-），女，黑龍江省肇東市，吉林大學(xué)金屬材料專業(yè)畢業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位；助理工程師。從事航空材料、核電材料及壓力容器材料的檢驗(yàn)技術(shù)工作。