(中廣核檢測(cè)技術(shù)有限公司，蘇州 215021)

核電站蒸汽發(fā)生器傳熱管外來物定義為根據(jù)蒸汽發(fā)生器的設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維修狀態(tài)，不應(yīng)該在蒸汽發(fā)生器內(nèi)部存在的物質(zhì)，包括傳熱管內(nèi)一次側(cè)外來物和傳熱管外二次側(cè)外來物,如制造期間保護(hù)傳熱管用的一次側(cè)塑料套，制造或維修時(shí)留下的螺栓、螺母、焊條，一回路運(yùn)行時(shí)斷裂的其他內(nèi)部構(gòu)件等。由于機(jī)組運(yùn)行期間的水流沖擊、振動(dòng)等都有可能對(duì)傳熱管造成磨損或碰撞，所以傳熱管易破損。自核電站運(yùn)行以來，已發(fā)生多起由于蒸汽發(fā)生器外來物造成傳熱管磨損的案例[1-3]。

以CPR1000機(jī)組蒸汽發(fā)生器傳熱管渦流在役檢查期間發(fā)現(xiàn)的二次側(cè)外來物磨損渦流信號(hào)為例，通過對(duì)該渦流信號(hào)進(jìn)行BOBBIN探頭(軸繞式探頭)和MRPC(旋轉(zhuǎn)探頭)的數(shù)據(jù)分析，結(jié)合二次側(cè)視頻檢查等方式進(jìn)行確認(rèn)，給出了外來物磨損信號(hào)的處理建議。

1 外來物在役檢查要求

目前,國(guó)內(nèi)CPR1000機(jī)組蒸汽發(fā)生器傳熱管在役檢查期間，需要利用視頻檢查裝置在二次側(cè)對(duì)外圍傳熱管及中間管廊實(shí)施外來物搜尋和取出檢查(FOSAR)。若發(fā)現(xiàn)外來物，應(yīng)對(duì)外來物進(jìn)行定位與照相，記錄外來物的幾何尺寸、形狀、色澤、屬性等，并盡可能把外來物取出；如不能取出，則應(yīng)考慮對(duì)受外來物影響的傳熱管實(shí)施堵管處理。

此外，根據(jù)RSEM規(guī)范(機(jī)械材料檢驗(yàn)和應(yīng)用規(guī)則)要求，在役檢查期間，應(yīng)至少對(duì)其中一臺(tái)蒸汽發(fā)生器外圍2排100%的傳熱管和次外圍2排50%的傳熱管進(jìn)行渦流BOBBIN探頭檢查，同時(shí)對(duì)剩余傳熱管進(jìn)行1/8抽檢，其中對(duì)外圍及次外圍傳熱管進(jìn)行檢查的目的主要是檢測(cè)外來物及其引起的傳熱管外壁缺陷。

2 外來物渦流信號(hào)分析

2.1 BOBBIN探頭分析

在國(guó)內(nèi)某核電站機(jī)組部分在役檢查期間，按RSEM規(guī)范對(duì)蒸汽發(fā)生器傳熱管進(jìn)行例行渦流抽檢，采用BOBBIN探頭進(jìn)行全管全壁厚檢查，相關(guān)技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 傳熱管渦流檢查相關(guān)技術(shù)參數(shù)

圖1 R38C47傳熱管BOBBIN探頭檢查結(jié)果

檢查過程中發(fā)現(xiàn)，在R38C47傳熱管的主頻差分通道熱端管板上部約360 mm處存在一處疑似外壁缺陷顯示，通過相位傷深曲線測(cè)得壁厚減薄量為26%；同時(shí)在低頻絕對(duì)通道上有疑似外來物顯示(見圖1，圖中Diff為差分通道，Abs為絕對(duì)通道)。重新檢測(cè)該傳熱管后，信號(hào)未發(fā)生變化。對(duì)比役前檢查數(shù)據(jù)，在相同位置主頻差分通道和低頻絕對(duì)通道上均未發(fā)現(xiàn)可記錄顯示。

考慮該顯示為新增顯示，以R38C47傳熱管為中心，擴(kuò)檢周圍5X5根傳熱管后發(fā)現(xiàn)，在其相鄰的R38C48傳熱管低頻絕對(duì)通道相近位置,即熱端管板上部約370 mm處也有疑似外來物顯示，但在主頻差分通道上未發(fā)現(xiàn)可記錄的顯示。對(duì)比役前檢查數(shù)據(jù)，在相同位置,主頻差分通道和低頻絕對(duì)通道上均未發(fā)現(xiàn)可記錄顯示(見圖2)。其余傳熱管未發(fā)現(xiàn)可記錄的顯示。

圖2 R38C48傳熱管BOBBIN探頭檢查結(jié)果

R38C47傳熱管和R38C48傳熱管BOBBIN探頭檢查結(jié)果見表2(表中“LPI”表示外來物導(dǎo)致的顯示，“PLP”表示外來物)。

2.2 MRPC探頭分析

由于BOBBIN探頭無法確定缺陷的周向信息，當(dāng)BOBBIN探頭發(fā)現(xiàn)可疑顯示時(shí)，應(yīng)采用MRPC探頭對(duì)顯示進(jìn)行定性。蒸汽發(fā)生器傳熱管渦流檢查直管段MRPC探頭包括3個(gè)線圈，即“115”扁平式線圈、“080”扁平式線圈和“+”線圈，其中“+”線圈對(duì)軸向和周向缺陷較為靈敏，通常為主檢測(cè)線圈，用于缺陷定性，“115”扁平式線圈低頻通道用于定位及檢測(cè)外來物。

根據(jù)BOBBIN探頭檢查結(jié)果，對(duì)R38C47傳熱管及R38C48傳熱管熱端管板至分流板區(qū)域進(jìn)行MRPC探頭檢查，結(jié)果見圖3和表3(表3中“WAR”表示外壁磨損)。從結(jié)果可以看出，R38C47傳熱管在熱端管板上部約360 mm處存在一處外壁體積性缺陷，同時(shí)在相同位置檢測(cè)到一處外來物顯示；R38C48傳熱管在熱端管板上部約370 mm處檢測(cè)到一處外來物顯示，但未發(fā)現(xiàn)有壁厚減薄顯示。

表2 R38C47和R38C48傳熱管BOBBIN探頭檢查結(jié)果

表3 R38C47和R38C48傳熱管MRPC探頭檢查結(jié)果

圖3 R38C47和R38C48傳熱管MRPC探頭檢查結(jié)果

由于BOBBIN探頭檢測(cè)的電壓幅值包含軸向和周向的綜合信息，MRPC探頭檢測(cè)的電壓幅值為單點(diǎn)最大電壓幅值處，從MRPC探頭檢查結(jié)果可以得知，R38C48傳熱管外壁外來物顯示在軸向和周向方向的長(zhǎng)度均大于R38C47傳熱管外壁外來物顯示的長(zhǎng)度，即可解釋BOBBIN探頭檢查結(jié)果中R38C48傳熱管外來物顯示的電壓幅值大于R38C47傳熱管外來物顯示的。

R38C47和R38C48傳熱管位于外圍，存在異物落入的可能性。結(jié)合BOBBIN探頭和MRPC探頭分析結(jié)果，初步判定R38C47傳熱管外壁存在一處外來物顯示及外來物引起的磨損缺陷，R38C48傳熱管外壁存在一處外來物顯示，但未發(fā)現(xiàn)有壁厚減薄缺陷。

2.3 視頻檢查結(jié)果

由于外來物與傳熱管的接觸面一般較小，采用BOBBIN探頭檢測(cè)外來物存在一定的難度；MRPC探頭檢測(cè)外來物的靈敏度高于BOBBIN探頭的，但由于外來物的信號(hào)顯示與傳熱管外壁泥渣信號(hào)相似，MRPC探頭在外來物的判定上也存在一定的難度。因此在現(xiàn)場(chǎng)條件允許的情況下，可配合使用視頻檢查用以確認(rèn)最終信號(hào)。

檢查中，在二次側(cè)對(duì)渦流檢查發(fā)現(xiàn)的疑似外來物信號(hào)區(qū)域進(jìn)行視頻檢查(ITV)，發(fā)現(xiàn)疑似金屬絲外來物[見圖4(a)],之后利用ITV檢查探頭配合異物抓取工具取出外來物[見圖4(b)]，該外來物質(zhì)量為6.14 g，總長(zhǎng)度約360 mm，直徑約1.79 mm，其成分分析結(jié)果為Fe 98.5%,Mn 0.47%,Cu<0.016%,Mo 0.051%,Ti 0.38%，判定為金屬絲。但由于位置原因，無法對(duì)與異物相接觸的傳熱管磨損部位進(jìn)行詳細(xì)視頻檢查。

圖4 外來物實(shí)物照片

2.4 渦流復(fù)檢結(jié)果

外來物取出后，對(duì)R38C47傳熱管及其周圍11X11根傳熱管進(jìn)行渦流BOBBIN探頭復(fù)檢。復(fù)檢時(shí)對(duì)R38C47傳熱管的缺陷定量采用相位傷深法，主要原因?yàn)榉祩罘ㄒ话阌糜谝?guī)則體積類缺陷的定量，R38C47傳熱管的外壁顯示雖為磨損類缺陷，但基于其磨損并不規(guī)則，缺陷位于自由段且外來物已取出，因此BOBBIN探頭定量檢測(cè)時(shí)，選擇主頻差分通道，采用相位傷深法測(cè)量壁厚減薄量。復(fù)檢結(jié)果表明：R38C47傳熱管磨損傷深為26%，與異物取出前測(cè)量的傷深相同，低頻通道未見外來物顯示；R38C48傳熱管低頻通道未見外來物顯示(見圖5)；其余傳熱管未發(fā)現(xiàn)可記錄的顯示。

3 結(jié)論

(1) R38C47外壁自由段主頻通道信號(hào)是由外來物與傳熱管之間的接觸產(chǎn)生的傳熱管磨損缺陷信號(hào)，非裂紋或腐蝕信號(hào)，經(jīng)MRPC探頭檢查，確認(rèn)為體積性顯示。異物取出前、后磨損傷深測(cè)量值均為26%。

(2) 外來物取出前，R38C48傳熱管在低頻通道上存在外來物顯示，外來物取出后無相關(guān)顯示，渦流檢查未發(fā)現(xiàn)傳熱管存在外壁磨損信號(hào)。

(3) 傳熱管外壁材料磨損大于等于40%時(shí)，進(jìn)行堵管處理。

圖5 外來物取出后BOBBIN探頭復(fù)檢結(jié)果

(4) 傳熱管外壁材料磨損小于40%時(shí)，后續(xù)連續(xù)3次大修進(jìn)行跟蹤檢查。根據(jù)RSEM規(guī)范關(guān)于顯示重大變化的規(guī)定，當(dāng)主頻通道及輔頻通道的信號(hào)幅值均增大30%時(shí)，該缺陷顯示定義為重大變化，建議對(duì)該傳熱管進(jìn)行堵管處理。