壓水堆蒸汽發(fā)生器熱交換管的在役渦流檢查

1、壓水堆蒸汽發(fā)生器熱交換管的在役渦流檢查壓水堆蒸汽發(fā)生器熱交換管的在役渦流檢查壓水堆蒸汽發(fā)生器熱交換管的在役渦流檢查ECTflnservicelnspectionofSGTubinginPWR陸念文汪小龍（蘇州熱工研究院有限公司，江蘇蘇州215004）介紹了壓水堆蒸汽發(fā)生器熱交換管的材料構(gòu)成以及幾種材料腐蝕的類型，闡述了熱交換管的老化機(jī)理、發(fā)生部位及裂紋形態(tài)，論述了熱交換管在役檢查的要求、方法及局限性。蒸汽發(fā)生器；熱交換管，應(yīng)力腐蝕開裂，

2、渦流檢查Abstract:ThispapergivesageneralintroductiontoEddyCurrentTest(ECT)fInserviceInspection(ISI)ofSGtubingincludingthematerialstructurethetypeofthecrosionthemechanismofdegradationlocationpatternofthecrosioncracking.TheISIr

3、egquirementftubinglimitationsofECTarealsodiscussedinthepaper.Keywds:SGHeatexchangetubeStresscrosioncrackingEddycurrenttest蒸汽發(fā)生器熱交換管是壓水堆一回路壓力邊界的重要組成部分，是防止放射性裂變產(chǎn)物外泄的主要屏障，因此熱交換管對(duì)核安全的重要性僅次于反應(yīng)堆壓力容器、安全殼和一回路主管[1]。熱交換管破裂后，一回路放射性

4、冷卻劑將進(jìn)入二回路，發(fā)生冷卻劑喪失事故。放射性裂變產(chǎn)物或者進(jìn)入常規(guī)島，或者通過安全閥排向大氣，造成核污染。因此蒸汽發(fā)生器熱交換管的檢查極為重要。1熱交換管的材料早期熱交換管材料選用奧氏體不銹鋼，例如304不銹鋼。由于抗應(yīng)力腐蝕能力較差，歐美國(guó)家開發(fā)出鎳基合金鋼作為熱交換管的材料。最早的鎳基材料是Alloy600。后來發(fā)現(xiàn)Alloy600材料抗應(yīng)力腐蝕的能力仍不理想，因此又開發(fā)出Alloy800和Alloy690材料。目前西歐、日本和美國(guó)

5、的核電廠都使用鎳基合金作熱交換管材料，一部分老核電廠仍然使用Alloy600，一部分新核電廠已使用Alloy800和Alloy690。除了強(qiáng)度和韌性考慮外，熱交換管選材有2個(gè)原則：（1）抗應(yīng)力腐蝕；（2）抗材料流失，防止一回路活化產(chǎn)物過多。廣東核電集團(tuán)下屬核電廠的蒸汽發(fā)生器熱交換管均使用Alloy690，秦山一期使用Alloy800，田灣核電廠使用俄羅斯奧氏體不銹鋼。2熱交換管的主要老化機(jī)理和發(fā)生部位[2]以及裂紋形態(tài)3.2.1渦流檢查

6、渦流檢查是應(yīng)用最廣泛的檢查手段，它能有效檢查出管子減薄（即是指管壁材料均勻的丟失），而且其檢查速度快。目前渦流檢查使用的探頭主要是差分探頭（BC探頭）和多頻旋轉(zhuǎn)扁平感應(yīng)圈探頭（MRPC探頭）。渦流檢查的缺點(diǎn)是對(duì)缺陷的長(zhǎng)度和深度不能準(zhǔn)確定量，渦流檢查對(duì)于PWSCC、IGA和ODSCC各有特點(diǎn)。（1）在PWSCC老化條件下的渦流檢查：在脹管過渡區(qū)的裂紋信號(hào)常常被淹沒在由管子幾何變化引起的噪聲信號(hào)中；裂紋深度達(dá)到壁厚50%以上才能被探測(cè)到；U

7、形區(qū)域的裂紋達(dá)到一定的數(shù)量，或裂紋達(dá)到一定長(zhǎng)度時(shí)才能被探測(cè)到；可以探測(cè)裂紋深度，但很難準(zhǔn)確探測(cè)出裂紋長(zhǎng)度，因此無法定量裂紋的幾何形式，渦流檢查測(cè)量的環(huán)向裂紋長(zhǎng)度往往比實(shí)際長(zhǎng)度（拔管檢查）??；無法分辨具有復(fù)雜形態(tài)的裂紋，例如：一條長(zhǎng)的軸向裂紋伴隨有一條短的環(huán)向裂紋，渦流檢查時(shí)，軸向裂紋的信號(hào)會(huì)淹沒環(huán)向裂紋的信號(hào)，造成漏檢；軸向裂紋的擴(kuò)展速率可通過在役檢查判定，但環(huán)向裂紋目前無法判定。（2）在IGA老化條件下的渦流檢查：渦流檢查對(duì)付IGA非

8、常困難，美國(guó)Trojan核電廠的渦流檢查經(jīng)驗(yàn)可以證實(shí)，目前不清楚渦流（使用BC和MRPC探頭）能檢查到的IGA裂紋長(zhǎng)度到底是多大。IGA部位的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率變化緩慢，BC探頭根本探測(cè)不到任何信號(hào)，MRPC探頭可以感應(yīng)一些信號(hào)，但卻無法分析。陣列式探頭比上述2種探頭要好些，勉強(qiáng)可做些分析。因此如果探測(cè)到任何IGA信號(hào)（或懷疑是IGA信號(hào)），EPRI建議都要復(fù)探[4]。（3）在ODSCC老化條件下的渦流檢查（這里的ODSCC實(shí)際就是指IGS

9、CC）：ODSCC很難探測(cè)，原因是信噪比??；差分探頭會(huì)漏檢支撐板處的軸向ODSCC裂紋，例如有些裂紋深度已達(dá)到壁厚的62%，但使用差分探頭卻沒有檢測(cè)到；渦流檢查測(cè)量的環(huán)向裂紋長(zhǎng)度往往比實(shí)際長(zhǎng)度（拔管檢查）小，例如拔管檢查發(fā)現(xiàn)環(huán)向裂紋張角達(dá)270，但渦流檢查的判斷只有90；無法分辨具有復(fù)雜形態(tài)的裂紋，這一點(diǎn)和PWSCC檢查類似；對(duì)ODSCC裂紋，目前最好的渦流探傷技術(shù)達(dá)到的水平是：能夠檢查出位于凹陷區(qū)、深度為壁厚50%、張角為50的裂紋（

10、或穿透性、張角為23的裂紋），其張角測(cè)量誤差為37～45。3.2.2破壞性檢查通常通過拔管來進(jìn)行破壞性檢查，目的是為了核實(shí)渦流和超聲波檢查的準(zhǔn)確性，檢查管子的老化機(jī)理，檢查二次側(cè)的水化學(xué)狀態(tài)及其對(duì)老化的影響以及檢查管子的爆破壓力，用于結(jié)構(gòu)完整性評(píng)估。破壞性檢查拔管對(duì)象是那些渦流或超聲波檢查有信號(hào)顯示的管子。4總結(jié)（1）在特定的裂紋形態(tài)、部位、探頭和人因條件下渦流檢查會(huì)發(fā)生漏檢，例如裂紋閉合時(shí)會(huì)漏檢；有些部位沉積物多，噪聲信號(hào)淹沒裂紋信號(hào)