基于氦氣檢漏的蒸發器加熱室制造檢測技術研究

孫圣權　劉宇昊　高峰　馬貞欽　徐江

【摘 要】氦氣檢漏技術廣泛應用于核電廠蒸汽發生器的檢測，本文基于氦氣檢漏技術廢液蒸發系統中核心設備蒸發器加熱室進行無損檢測，并采用液壓試驗的方式進行驗證，確保加工制造的蒸發器加熱室滿足使用要求。為后續該技術在放射性廢液處理系統設備加工制造中的應用積累豐富的經驗。

【關鍵詞】蒸發器；氦氣檢漏；液壓試驗

【Abstract】Helium leak detection technology is widely used in nuclear power plant steam generator， waste evaporation system core equipment evaporator heating chamber undertaken NDT in this article，based on helium leak detection technology， hydraulic test to verify the way，to ensure that the evaporator heating chamber to meet manufacturing requirements。Accumulated rich experience for the subsequent processing equipment。

【Key words】Evaporator； Helium Leak Detection； Hydraulic Test

0 前言

蒸發器是廢液蒸發系統的關鍵核心設備，其工作原理是廢液與飽和蒸汽通過加熱管管壁進行熱交換，使得廢液中大多數水份蒸發得以凈化，從而減少廢液體積，得到少量含鹽量相對較高廢液。蒸發器運行狀態是否良好直接影響系統凈化效果。加熱室為固定管板式換熱器，其設計、加工制造與檢驗需滿足GB151和GB150的相關要求，一般采用氣壓試驗和液壓試驗的方法對換熱管和管板、封頭和筒體之間的焊縫進行無損檢測，本文基于核電廠蒸汽發生器氦氣檢漏技術對加熱室進行試驗，并采用液壓試驗的方式進行驗證，確保加工制造的蒸發器加熱室滿足使用要求。

1 主要結構參數

蒸發器加熱室屬于固定管板式換熱器[1-3]，其主要結構參數如下：

換熱面積：50.90m2 ， 加熱管規格：Φ38×4mm ，L=2700mm，158根；

換熱器：固定管板式換熱器，單殼程；

筒體直徑：Φ700mm；

上循環管直徑：Φ329×6mm，下循環管直徑：Φ273×8mm；

飽和蒸汽進口直徑：Φ133×4mm；

飽和蒸汽凝結水出口直徑：Φ76×4mm；

排空口直徑：Φ57×4mm；

頂部排汽口：Φ25×3mm；

不凝性氣體排氣口：φ25×3mm；

2 制造技術要求

（1）設備部件各管口長度高于設備基礎輪廓200mm；

（2）計算加熱室外壁尺寸，增加腐蝕余量；

（3）設備主體材料采用：00Cr17Ni14Mo2。

（4）筒體縱焊縫、環焊縫采用100%射線探傷，角焊縫采取100%的磁粉探傷[4]；

（5）保證上、下循環管中心線間的距離為3266，負偏差不超過1mm；

（6）保證上循環與懸掛支座底面的距離694mm，負偏差不超過1mm；

（7）加熱室筒體設置吊耳和懸掛支座，兩懸掛支座螺栓孔間距為862mm；

3 基于氦氣檢漏技術的檢測試驗

3.1 加熱室氦氣檢漏

3.1.1 試驗設備

檢漏儀：型號為ZQJ-542；

吸槍：采用將漏孔漏出的氦氣全部傳入吸槍的針閥型“全吸收”式吸槍；吸槍與檢漏儀的連接軟管長度不超過6m；

示蹤氣體：采用氦氣和空氣混合氣體，氦氣的濃度在試驗壓力下體積百分比高于15%[5]；

校準漏孔：滲氦型標準漏孔，型號為LK-8，標準漏孔氦漏率值2.3×10-8Pa·m3/s。

3.1.2 試驗方法

在管子-管板脹焊接后對所有管子-管板進行氦氣檢漏（殼程檢漏），向殼程充入預定量的氦氣，直至氦氣濃度不低于15%，絕對壓力為0.133MPa時為止；

混合氣體絕對壓力達到0.133Mpa后，保持1h，然后開始檢漏，在整個檢漏期間氣體壓力保持不變；

用校準漏孔（安裝在殼程側）校核檢漏系統（包括檢漏儀、軟管、吸槍）的嗅測靈敏度；

采用吸槍端部與管板表面密封的吸氦方式進行檢漏，吸氦時間取3.2s，接觸距離取≤3mm；

檢漏自下而上逐排逐孔進行；在檢漏前后以及每掃查二小時校核一次檢漏系統的靈敏度。

3.1.3 參數設定

吸槍校核標準值：3.5×10-8Pa·m3/s；

標準要求泄漏率≤1.33×10-8Pa·m3/s；

檢漏報警值：4.5×10-8Pa·m3/s。

3.1.4 試驗結果

經氦氣檢漏試驗蒸發器加熱室的所有焊縫符合標準要求。

3.2 液壓驗證試驗

3.2.1 條件準備

設備：泵，3DY型電動叁缸試壓泵，額定輸出壓力20.0Mpa。閘閥，型號Z41H-1.6，DN32；壓力表，壓力表量程0-2.5Mpa，精度等級1.5級。

介質：液壓試驗液體采用水，水的氯離子含量不超過25mg/L（25PPm）；

試驗壓力：Pt根據要求取1.06 Mpa。

3.2.2 試驗方法

在蒸發器加熱室頂部設置排氣口，充液時將蒸發器加熱室內的空氣排盡。試驗過程中保持容器觀察表面的干燥；試驗時壓力緩慢上升，達到規定試驗壓力（即1.06 Mpa）后，保壓時間≥30min。

將壓力降至規定試驗壓力的80%，并保持足夠長的時間對所有焊接接頭和連接部位進行檢查，如有滲漏，修補后重新試驗；

液壓試驗完畢后，將液體排盡并用壓縮空氣將內部吹干，液壓試驗曲線如下圖所示。

圖2 液壓試驗曲線圖

3.2.3 試驗結果

蒸發器加熱室經液壓試驗，在規定試驗壓力下保持了30min，沒有降壓。在規定試驗壓力的80%下，檢查蒸發器加熱室狀況，無泄漏。

因此蒸發器加熱室經液壓驗證試驗后表明設備加工制造合格，氦氣檢漏技術能夠很好的應用在蒸發器加熱室的檢測技術上。

4 結論

通過基于核電廠蒸汽發生器氦氣檢漏技術對加熱室進行試驗，用校準漏孔校核檢漏系統的嗅測靈敏度，確定吸氦時間、接觸距離，采用吸槍端部與管板表面密封的吸氦方式進行檢漏，確保蒸發器加熱室焊縫加工符合標準，并采用液壓試驗的方式進行驗證，確保加工制造的蒸發器加熱室滿足使用要求。該方法為后續該技術在放射性廢液處理系統設備加工制造中的應用積累豐富的經驗。

【參考文獻】

[1]董其伍，換熱器[M].北京：化學工業出版社，2009：66-115.

[2]GB151-1999，管殼式換熱器[Z].國家質量技術監督局.

[3]王志魁，化工原理[M].北京：化學工業出版社，2010：128-14.

[4]李洪，機械加工工藝手冊[M].北京：北京出版社，1998：172-190.

[5]EJ/T388-1989，三十萬千瓦壓水堆核電廠蒸汽發生器氦氣檢漏技術條件[Z].

[責任編輯：張濤]