浮球式疏水閥的壁厚超聲檢測與減薄原因

蔣　波，歐　鵬，喬寶虹，陳　超，楊振珂

(蘇州熱工研究院有限公司， 蘇州 215004)

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浮球式疏水閥的壁厚超聲檢測與減薄原因

蔣波，歐鵬，喬寶虹，陳超，楊振珂

(蘇州熱工研究院有限公司， 蘇州 215004)

在核電廠熱交換系統中，浮球式疏水閥的閥體腐蝕、泄露會危及核電廠的安全運行。采用微型探頭與常規探頭結合使用的壁厚超聲檢測方案，對某核電廠在役浮球式疏水閥的壁厚進行檢測，找出了易腐蝕點并計算出腐蝕速率；最后,進行閥體切剖試驗，驗證了此壁厚檢測方案的可行性與有效性。

疏水閥；壁厚檢測；減薄超聲分析

蒸汽是核電廠重要媒介能源，在熱交換過程中，隨著溫度的變化會產生冷凝水。此冷凝水必須及時排除，否則將嚴重影響換熱過程的效率[1-2]。

浮球式疏水閥是一種使用廣泛的蒸汽疏水閥，實際上就是一種自動閥門。它在有冷凝水時，自動打開排出冷凝水，并能夠阻止蒸汽的排出[3]。故要求疏水閥具有良好的耐沖刷損壞性能，能夠長期穩定工作，減少故障[4]。

某核電廠的浮球式疏水閥，在服役期間多次出現腐蝕減薄現象，甚至穿孔失效。這些疏水閥均為一體式鑄造，難以對閥體的減薄狀況進行預防性評估；通常只能采用切剖的方式對閥體進行破壞性檢查。因此，探索可行的壁厚檢測方法，研究分析此類疏水閥的易腐蝕點、腐蝕速率，對保障疏水閥甚至機組的運行安全具有重要意義。筆者提出微型探頭與常規探頭相結合使用的壁厚超聲檢測方案，對某核電廠的在役浮球式疏水閥的壁厚進行了檢測，找出易腐蝕點并計算出腐蝕速率。

1　試驗試件

選取服役于某核電廠的浮球式疏水閥作為試驗對象。其編號分別為101PU、102PU、103PU，型號為DN25,材料均為鑄鋼,投入使用時間為3 a。

2　測厚方案

有研究表明[5-6]，對于壓力容器、閥門等設備，其汽液相界面、彎頭拐角、正對流體進出口處內壁等部位，易受腐蝕和沖蝕，應給予重點測量。因此，根據疏水閥結構，筆者擬定了21個測厚點，布置如圖1所示。為便于比較,表1列出了此型號新疏水閥部分測點處的壁厚值(廠家提供)。

圖1　疏水閥測點布置示意

表1　新疏水閥部分測點壁厚值　mm

提出微型探頭與常規平探頭相結合使用的測厚方案：測點曲面弧度較小時(如測點5、6)，選用Krautkramer公司的DM4測厚儀和DA312B16(3 mm)微型探頭；測點曲面弧度較大時(如測點7、8)，選用Olympus公司的45MG測厚儀和D791-RM(5 MHz) 常規探頭。這樣,兩種儀器與探頭檢測時可形成互補，能提高測厚數據的有效性、準確性,原因如下：① 使用超聲測厚儀進行厚度測定時，待測部件的晶粒度、內應力、物相組織、表面狀況、內部缺陷等均會對測量產生影響。② 對于鑄造成型的待測疏水閥，存在晶粒度不均、粗大的特點；而且閥體表面較粗糙，表面涂層也會引起測量誤差[7]。③ 若僅采用微型探頭，其發射面和接收面較小，容易導致聲波丟失或錯誤。④ 若僅采用常規平探頭，對于弧度較小的曲面，存在耦合度不高的問題。

3　測厚結果與分析

根據測厚方案，對101PU,102PU,103PU浮球式疏水閥進行超聲測厚，測定結果見表2。

分析測厚結果可知，101PU測點2～4處減薄明顯，測點2處壁厚達最小值2.7 mm，對比新疏水閥壁厚，減薄值達5.2 mm，計算腐蝕速率為1.73 mm/a。102PU測點1和測點4～6處減薄明顯，測點4處壁厚達最小值2.8 mm，對比新疏水閥壁厚，減薄值達5.5 mm，計算腐蝕速率為1.84 mm/a。103PU測點1～6處減薄明顯，測點2處壁厚達最小值2.8 mm，對比新疏水閥壁厚，減薄值達5.1 mm，計算腐蝕速率為1.7 mm/a。

表2　在役疏水閥各測點的測厚結果　mm

綜合上述101PU,102PU,103PU的壁厚減薄情況可知，此類疏水閥在閥體凸臺靠近出口處的測點1～6處的減薄最為明顯，速率最大可達1.84 mm/a，腐蝕過快。結合圖1分析可知，以汽液相界面為分界，測點1～6位于閥體內腔的上半部分，該部分介質為蒸汽;而與測點1～6相對應的測點13～15，處于閥體內腔的下半部分，此處介質為冷凝水(相比于冷凝水，蒸汽對閥體的腐蝕能力更強)。同時，隨著冷凝水的不斷積累與排出，浮子在蒸汽側反復與凸臺出口處的閥體發生摩擦，進一步加快了閥體蒸汽側的腐蝕。因此，蒸汽側的測點1～6處的減薄最為明顯，容易導致安全隱患。

圖2　103PU疏水閥切剖視圖

為了驗證上述壁厚測定結果，對檢測閥門103PU進行了切剖檢查,如圖2所示。由圖可知，閥體減薄區域主要在圖中的1～6號箭頭處，均位于閥座下游位置，目視可見測點2減薄明顯，說明此類型閥門的易腐蝕點位于閥體凸臺靠近出口的蒸汽側處。因而，切剖試驗進一步驗證了此壁厚檢測方案的有效性與準確性。

4　結論

根據微型探頭與常規探頭結合使用的超聲測厚方案，對某核電廠的在役浮球式疏水閥進行了壁厚的超聲檢測及閥體切剖驗證試驗。結果表明，疏水閥在閥體凸臺靠近出口的蒸汽側處減薄明顯，屬于易腐蝕點，其腐蝕速率達到1.7～1.84 mm/a。因此，文章所提的測厚方案準確、有效，為核電廠疏水閥的防泄漏、預防性維修提供了依據，對核電機組的安全運行具有積極意義。

[1]趙亮,王東林,韋華,等.國內蒸汽疏水閥使用現狀及其管理探討[J].石油化工設備,2010,39(2):48-51.

[2]白瑛華,賈紅軍.蒸汽凝結水回收系統中常見問題的解決與探討[J].化學工程師,2008,22(12):54-56.

[3]席增雪.疏水閥在蒸汽系統的應用[J].機電信息,2005,104(20):32-33.

[4]于海波,國金蓮.再熱器疏水閥流體性能的分析[J].電站輔機,2013,34(2):42-44.

[5]田雙.超聲波測厚儀在壓力容器定期檢驗中的應用[J].無損檢測,2008,30(10):769-770.

[6]崔錦文,王飛.鍋爐水冷壁管減薄的檢驗[J].無損檢測,2014,36(12):81-81.

[7]梁鵬飛,張繼榮,匡立中,等.核電壓力管道表面粗糙度對超聲波測厚數據的影響[J].無損檢測,2013,35(9):49-51.

Wall Thickness Ultrasonic Testing and Thinning Cause of Float Drain Valve

JIANG Bo, OU Peng, QIAO Bao-hong, CHEN Chao, YANG Zhen-ke

(Suzhou Nuclear Power Research Institute Co., Ltd., Suzhou 215004, China)

Float drain valves, which are widely used in heat exchange systems of nuclear power plants, occasionally have corrosion and leakage problems that lead to unsafe and unstable operation. A thickness detection scheme, combining miniature probe with normal probe, was proposed to detect the thickness of the in-service float drain valves in a nuclear power plant, and the related prone corrosion points and corrosion rate were also studied in this paper. Combined with valve cutting experiment, the study reveals that the thickness detection scheme is feasible and effective.

Drain valve; Wall thickness detection; Thickness thinning analysis

2015-11-24

蔣波(1987-),男,工程師,主要從事核電廠特種設備的在役檢查工作。

蔣波, E-mail: boj0621@163.com。

10.11973/wsjc201606008

TM623.7

A

1000-6656(2016)06-0033-03