核電廠設備不可達區域腐蝕檢查裝備開發

劉洪群 張彥召 劉 忠

（蘇州熱工研究院有限公司，江蘇 蘇州 215004）

0 引言

腐蝕是核電廠設備和結構失效的主要模式之一[1-3]。從國內外核電站的運行經驗反饋來看，腐蝕問題廣泛存在于核電站的各類系統中，并且隨著運行時間的逐漸延長，核電廠的腐蝕問題會逐漸增多和加劇，而突發的重大腐蝕問題可能會直接影響到大修工期和進度，甚至威脅到機組和設備的安全，給電站造成不良的社會影響和重大的經濟損失。目前，國內各核電廠均建有腐蝕關鍵敏感設備的預防性防腐蝕管理大綱，預防性的開展腐蝕檢查評估工作來控制設備的腐蝕狀態，減少重要設備發生腐蝕失效的幾率。核電廠現場設備腐蝕檢查過程中，常常遇到很多設備或管道存在檢查不可達區域[4]，導致無法進行腐蝕檢查，無法獲得設備的腐蝕狀態，存在一定的隱患。

本文對核電廠現場腐蝕工作現有的目視腐蝕檢查手段以及遇到的不可達區域工況進行了梳理，并開發了一套不可達區域腐蝕檢查及智能診斷裝備。

1 現有腐蝕檢查技術手段

目前，國內外針對不同的場景需要，開發有不同的腐蝕檢查技術產品，詳細如下：

（1）內窺鏡，主要適用于傳熱管等管徑較小的管道，受限于其鏡頭尺寸和柔性的結構，不適用于核電廠海水管道等大管徑管道的內部腐蝕檢查工作；

（2）管道鏡，該類產品主要用于城市地下管道的目視檢查工作中，目前市面上的產品可以達到50倍光學變焦，并配有良好的照明補光系統，可以用于長直的管道腐蝕檢查工作；

（3）蟹式管道機器人，該類產品的出現主要是補充內窺鏡無法實現的管道的腐蝕檢查技術空白，但該類設備適用的管徑范圍有限，無法滿足核電現場海水管道的腐蝕檢查需求；

（4）履帶磁吸式管道機器人，該類產品可以用于管道的內部腐蝕檢查、容器的內外部腐蝕檢查；

（5）室內無人機，該類產品適用于容器、室內狹窄空間的腐蝕檢查工作；

（6）室外無人機，該類產品適用于大型儲罐、構筑物的室外腐蝕檢查工作。

2 核電廠腐蝕檢查不可達區域梳理

造成設備腐蝕檢查不可達的因素有很多種，例如距離地面遠近、有無障礙物遮擋、設備開口大小、內部空間尺寸、空間復雜程度、有無水體覆蓋等等，將不可達部位類型分為室外大型儲罐、室內大型儲罐、小型容器、小支管等10類，如表1所示。

表1 核電廠腐蝕檢查不可達區域分類

表1 （續）

3 不可達區域腐蝕檢查及智能診斷裝備開發

現有的腐蝕檢查技術手段如內窺鏡、管道鏡、管道機器人等可以覆蓋上述部分工作場景，但是小型容器（內部）、小支管兩種工況尚無有效的檢查裝備。海水管道彎管工況可以采用管道機器人檢查，不過僅僅檢查彎管部位，采用管道機器人的投入產出比過高，且準備時長過長。針對上述三種工況，開發了一種腐蝕檢查及智能診斷裝備。

本裝備總體由鏡頭模組、旋轉云臺、撓性支桿、便攜式主機、操作手柄、大容量鋰電池以及各種線纜組成。基于現有條件的限值，各組成部分至少應能實現以下基本功能：鏡頭模組應能實現拍攝、補光的作用；旋轉云臺應能實現帶動鏡頭模組旋轉；撓性支桿的長度控制在2000mm左右，可以自由的彎曲定型；便攜式主體應能提供足夠的硬件性能和軟件支持；操作手柄應可以控制鏡頭模組的拍攝、補光、錄像等；大容量鋰電池可提供足夠的續航；各種線纜應能保證圖像數據傳輸的可靠性、電源供給的穩定性以及信號控制的低延遲。采用雙4K像素高清鏡頭具有雙目高清觀測能力，采用高清數據線，實時將高清畫面傳至工控主機，通過專用算法，能夠對被測腐蝕缺陷進行三維測量，如圖1所示。

圖1 智能診斷裝備示意圖

4 結語

核電廠很多設備或管道存在檢查不可達區域，該區域的腐蝕問題一直困擾著核電工作人員。通過本文開發的設備，可實現對中型管道轉彎處的內部檢查，保證核電廠工作人員及時掌握該不可達部位的腐蝕狀態，避免因腐蝕原因導致的安全事件發生。隨著科技的發展，自動化、智能化的腐蝕檢查手段越來越多，這些新技術的使用極大地補充了現有檢查手段，進一步提高了設備的安全性。