氦質譜吸搶法檢漏在核電站電氣貫穿件氣密性檢測中的應用

陳海峰

氦質譜吸搶法檢漏在核電站電氣貫穿件氣密性檢測中的應用

陳海峰

（中國核工業二三建設有限公司，廣東 深圳 518100）

通過對電氣貫穿件常規氣密性檢測方法進行分析，提出了電氣貫穿件常規氣密性檢測方法的不足；通過電氣貫穿件氦質譜吸槍法檢漏試驗，證明了氦質譜吸槍法檢漏在電氣貫穿件氣密性檢測中的適用性和有效性。

吸槍法檢漏；電氣貫穿件；氣密性；泄漏量

1 引言

電氣貫穿件在穿入反應堆廠房安全殼上的電氣貫穿件預埋套管之前需要將貫穿件筒體組件內的氣體排出，拆下壓力監測組件，待電氣貫穿件穿入電氣貫穿件預埋套管與預埋套管焊接完成后，再裝上壓力監測組件，重新充入氮氣。電氣貫穿件在安裝過程中破壞了原有的密封邊界，且在運輸、安裝過程中由于震動、焊接應力等原因也會改變電氣貫穿件的密封性能，以往對電氣貫穿件安裝后的氣密性檢測采用充氣壓力試驗的方法，只能判別電氣貫穿件是否有泄漏，對于存在微小泄漏的電氣貫穿件，難以判別具體的泄漏部位，且泄漏量較小，壓力表的變化不明顯，需要進行長時間的保壓才能判斷。氦質譜吸槍法檢漏是世界公認的快速、靈敏、有效、適用的一種檢測方法，在各行各業中都得到了廣泛應用。

2 電氣貫穿件氣密性檢測應滿足的要求

泄漏檢測技術有很多種，且各有其特點和使用范圍，要視具體情況，比如所要求的檢漏靈敏度、被檢件的結構材料、耐壓程度、現有人員設備、示漏氣體等條件而定。作為核電站電氣貫穿件氣密性定位檢測理想的檢漏方法，應滿足以下要求：①檢漏靈敏度高，反應時間短，能對漏孔進行定位和定量檢測；②能無損檢測，即檢測時不需破壞被檢件原來結構，也不致使被檢件受到污染；③穩定性好，即在足夠長的時間內靈敏度穩定、可靠；④所用探索氣體在空氣中含量低，無腐蝕作用，對人體無害，不堵塞漏孔；⑤檢漏儀器結構簡單，啟動快，操作維修方便。

3 電氣貫穿件常規氣密性檢測方法及不足

為了保證核電站電氣貫穿件的密封性能符合要求，電氣貫穿件安裝完成后要進行嚴格的氣密性檢測，電氣貫穿件常規氣密性檢測方法主要包括充氣壓力試驗和整體密封檢查。

3.1 充氣壓力試驗

充入氮氣至最大工作壓力的1.1倍（即充壓至440 kPa）進行充氣壓力試驗，保壓15 min，通過壓力表壓力的變化判斷電氣貫穿件的密封性能是否良好。

3.2 整體密封檢查

充氣壓力試驗合格后，低壓電氣貫穿件在20 ℃溫度條件下充入表壓為400 kPa的干燥工業純氮氣，保壓317 h，保壓后若壓降小于20 kPa，則電氣貫穿件整體密封性合格。

電氣貫穿件的這種氣密性檢測方法存在以下不足：①只能通過電氣貫穿件自帶的壓力表在一定時間周期內判斷電氣貫穿件密封性能是否符合要求，不能直觀地顯示泄漏量；②對于泄漏不符合要求的電氣貫穿件，不能判斷泄漏點是在反應堆安全殼內側還是外側，不能準確判斷泄漏的具體位置；③不能在短時間內對電氣貫穿件的氣密性作出判斷；④在核電站運行過程中，如果發現貫穿件泄漏率不符合要求，難以通過常規的檢漏方法找到具體的漏點，無法及時進行有效處理。

4 氦質譜吸槍法檢漏工作原理

氦質譜吸槍法檢漏試驗設備包括1臺氦質譜檢漏儀、1個正壓標準漏孔和1套吸槍設備，示漏氣體為氦氣，氦質譜吸槍法檢漏是對電氣貫穿件整體密封性能檢查泄漏率超標的進一步試驗，要求電氣貫穿件各密封連接的泄漏率不大于1×10－8Pa·m3/s。

氦質譜吸槍法檢漏在電氣貫穿件氣密性檢測中的應用原理為：向電氣貫穿件內充入規定壓力的氦氣，檢測前用標準漏孔對氦質譜檢漏儀進行校檢，然后用吸槍設備在電氣貫穿件外進行探索。如果電氣貫穿件存在漏孔，氦氣通過漏孔向外逸出。當吸槍正對漏孔位置時，氦氣隨被吸槍吸入到檢漏儀中使氦質譜檢漏的顯示值發生變化，從而達到檢漏目的。電氣貫穿件氦質譜吸槍法檢漏裝置如圖1所示。

氦質譜檢漏儀檢測電氣貫穿件的泄漏程度的量化用漏率來表示，其計算方法原理如下：

式（1）中：為電氣貫穿件的泄漏值；0為測標準漏孔時檢漏儀的凈反應值；0為正壓標準漏孔的標稱值；為測電氣貫穿件時檢漏儀的凈反應值。

1—氦質譜檢漏儀；2—吸槍；3—導體組件；4—焊接法蘭；5—筒體組件；6—壓力監測組件。

圖1 電氣貫穿件氦質譜吸槍法檢漏裝置示意圖

5 電氣貫穿件氦質譜吸槍法檢漏試驗

5.1 試驗步驟

電氣貫穿件氣密性檢測前采用高壓干燥氮氣吹掃被檢區域，才可進行后續的氦檢漏試驗，具體的試驗步驟如下：①將減壓閥壓力控制在0.5～0.6 MPa，對電氣貫穿件充純氦氣至表壓400 kPa，保壓10 min，連接好各部件后啟動儀器，設計氦檢漏儀參數。②校準。對標準漏孔進行檢測，讀取標注漏孔在儀器上的讀數變化值0。③按照從下到上順序對電氣貫穿件筒體組件、導體組件、壓力監測組件的各個連接密封處進行檢測，檢測有漏時應立即拿開探頭并且等待儀器數值回到本底值后再查，如果有泄漏，需要等儀器數值穩定后讀取各檢測讀數變化值1。

按照上述步驟完成所有的密封位置的檢測，同時，按照泄漏率計算公式（1），計算各漏點對氦氣的有效泄漏率。

5.2 試驗現象分析

氦質譜吸槍法對電氣貫穿件進行檢漏時，檢漏儀的反應值變化如圖2所示。

圖2 檢漏儀反應值變化圖

圖2中顯示的為檢漏儀測得的大氣本底值，點為檢漏儀接觸漏孔的時刻；段為吸槍檢漏儀系統的系統反應時間；→段為吸槍靠近漏孔時，漏孔周圍已經泄漏的氦氣，此時被同時吸進了檢漏儀中，到達點時達到了峰值；段是由于吸槍所吸入的氦氣量大于氦氣泄漏量，因此，反應值呈下降趨勢；當到達段，則反應值穩定，檢漏儀測試時的讀數是取段的讀數。

5.3 檢測注意事項

對電氣貫穿件的密封性進行測試前，要將電氣貫穿件各密封連接處的灰塵清理干凈，保持電氣檢測區域的清潔、干燥，避免堵塞吸槍。

首次氦檢需對每個密封連接點逐個進行檢測，否則會造成不必要的時間浪費。一旦發現泄漏，可用塑料薄膜將可疑漏點包裹，將吸槍插入塑料薄膜包裹的空間內，如果檢漏儀顯示泄漏率升高，可確定漏點。將該點記錄在案，集中處理，然后用塑料薄膜將漏點包裹，用膠帶密封，以免影響其他點的檢測。

移動速度應緩慢，吸槍距表面1 cm左右為佳，過遠則靈敏度降低，過近則易吸入表面附著的灰塵造成吸槍堵塞。

檢漏過程中，當發現泄漏后，移開吸槍，如果氦檢漏儀顯示值長時間不下降，說明系統已被污染，空氣中氦濃度過高，此時應加強檢漏區域的通風。

對漏孔定位檢測時，要根據檢漏儀輸出值的變化大小和反應時間長短來判斷漏孔位置。如果檢漏儀輸出值增大速度較慢，且反應時間較長，說明漏孔不在吸槍檢測位置，而在附近的某個位置。

6 結論

氦質譜吸槍法檢漏與常規氣密性檢測方法相比，不僅能定位、定性、定量檢漏，且具有操作簡便、準確可靠、安全高效、成本較低、用途廣泛等特點。在對電氣貫穿件氣密性進行檢測時可以對單點漏率進行定量檢測，可以有效地確定電氣貫穿件漏不漏、哪兒漏、漏多少。氦質譜檢漏儀質量輕、體積小，可以方便地對核電站反應堆廠房安全殼不同標高的電氣貫穿件氣密性進行檢測。無論是在電氣貫穿件安裝后的檢測，還是在核電站運行過程中通過電氣貫穿件壓力表發現貫穿件泄漏率超標后的檢測，都可以使用氦質譜吸槍法檢漏，能準確定位漏孔，縮短檢測時間。

［1］中國航天工業總公司.QJ3089氦質譜正壓檢漏方法［S］.出版社不詳，1999.

［2］中國航天工業總公司.QJ3088正壓標準漏孔校準方法［S］.出版社不詳，1999.

X705

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.15.014

2095－6835（2019）15－0042－02

〔編輯：張思楠〕