氦質譜檢漏技術在蒸發器制造與停堆期間的應用

摘 要：針對蒸發器制造與運行過程中的泄露問題，應用氦質譜檢漏技術發現泄露點，為蒸發器返修/檢修提供依據，保證蒸發器的順利制造、安全經濟運行，從而取得良好的經濟效益。

關鍵詞：蒸發器；氦質譜檢漏；泄露

1 前言

蒸發器是核電廠運行中較為重要的一項設備，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備將一回路冷卻劑中的熱量傳給二回路的給水，使其產生飽和蒸汽供給二回路動力裝置。放射性污染二回路系統一般通過兩種途徑：一是高壓冷卻劑經管子-管板間隙向二次側泄露；二是傳熱管發生破裂。為保證蒸發器在核電廠中安全有效的運行，有必要在蒸發器制造及運行過程中對其進行泄露檢驗。氦質譜檢漏技術是目前國內外公認的安全可靠的檢漏方法。

2 氦質譜檢漏技術在蒸發器在役期及停堆期的應用[3]

2.1 檢驗范圍

蒸發器制造過程中的傳熱管采用超聲波檢測、渦流檢測進行質量控制，因此氦質譜檢漏的主要控制點為管子-管板焊縫。

2.2 人員資格

進行泄漏試驗的人員都應該按照HAF602核安全法規《民用核安全設備無損檢驗人員資格管理規定》進行培訓、考核并取得相應的資格證書[1]。

2.3 在役期檢驗用儀器及設備

（1）氦質譜檢漏儀

（2）專用檢漏罩 專用檢漏罩用波紋管與儀器相連接，管路應盡可能短，除非經特殊設計的較長管路能縮短相應凈化時間，但最長不應大于4570mm[2]。專用檢漏罩用于對管孔一次側焊縫進行檢漏，可為單孔或多孔檢漏罩。

（3）標準漏孔 標準漏孔一年進行一次檢定，保證標準漏孔在檢定合格日期內使用[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%，氮氣純度不小于99.99%。

（5）壓力表、溫度計、秒表、真空泵

2.3.1 檢測條件準備

（1） 對蒸發器二次側整體進行密封；

（2） 試驗部件在檢測時不允許進行通風處理或試驗場所不得因為通風而使所要求的靈敏度降低[2]。

2.3.2 檢驗流程

（1） 檢測系統安裝

（2） 充氣

對蒸發器二次側沖入氦氣和氮氣混合氣體，并保證二次側絕對壓力及氦氣濃度滿足要求。

（3） 檢測工序

a.保壓后進行系統校準，利用標準漏孔校核系統的靈敏度。在系統校準時，記錄反應時間；b.采用專用檢漏罩進行檢測時，停留時間應大于三倍的反應時間。檢測方向應從部件的最下部位開始，然后漸次向上[2]。

2.3.3 結果評定

2.4 停堆期檢驗用儀器及設備

（1） 氦質譜檢漏儀

（2） 機械手。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，完成整個區域的檢測。

（3） 吸腔組。由四個吸腔組成，每個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，組成一個檢測單元，可以安裝在機械手上，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） 擴容器。用于一次側氣體吹掃，使蒸發器一次側水室封頭內每根傳熱管均能被吹掃。

（5） 監控系統。主要通過一系列的傳感器對該檢測系統所需要的檢測參數進行實時檢測，以及機械手和工作現場的運行狀態監視。

（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%，氮氣純度不小于99.99%。

（7） 控制系統。主要由控制軟件、控制電路、電磁閥等組成，用于完成機械手與吸腔的運動控制，滿足檢測過程的需要。主要完成工作現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。主要完成系統各模式之間的通訊。

2.4.1 檢測條件準備

（1） 對蒸汽發生器二次側進行整體隔離，關閉二次側所有接管閥門，其中主給水管道和主蒸汽管道內充水，充水前應關閉主隔離閥，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進行隔離；

（2） 檢漏應在清潔干燥環境中進行；

（3） 檢漏現場不得有強烈的電磁場和劇烈震動。

2.4.2 檢驗流程

（2） 充氣

對蒸發器二次側沖入氦氣和氮氣混合氣體，并保證二次側絕對壓力及氦氣濃度滿足要求。

（3） 檢測工序

a. 利用控制系統軟件，最優化機械手工作路線，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，通過機械手攜帶吸腔組達到指定位置，通過數據采集分析系統來采集數據包括溫度、流量、漏率和露點溫度等，并將各數據存儲下來，保存為與傳熱管相對應編號的文件。當數據中的漏率超過軟件設定的警戒值，自動進行報警，并記錄下發生報警傳熱管的編號；c.如發現有漏，進行單管氦檢漏漏率測定。記錄儀器氦氣本底濃度值Sn和漏率度數值Sf，讀取傳熱管中氣體的流速Qb和蒸發器二次側氦氣濃度Cf。

2.4.3 結果評定

3 結束語

隨著核電事業的不斷推進，氦檢漏技術在核電領域的應用會越來越廣。本文簡明扼要的闡述了氦質譜檢漏技術在蒸發器全過程中的應用，希望可以給大家提供一定的參考。

參考文獻

[1]HAF602核安全法規《民用核安全設備無損檢驗人員資格管理規定》.

[2]ASME鍋爐壓力容器規范 V卷 2004版本.

[3]許貴平.民用核安全設備泄露檢驗技術.

作者簡介：李光偉（1986，2-），男，河南省衛輝市，上海理工大學熱能與動力工程專業畢業，獲學士學位；從事核電材料及壓力容器材料的檢驗技術工作。

李宏艷（1983，8-），女，黑龍江省肇東市，吉林大學金屬材料專業畢業，獲學士學位；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技術工作。