核电蒸汽发生器传热管涡流检测常见信号分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 核电蒸汽发生器传热管涡流检测常 见信号分析 【摘 要】核电站蒸汽发生器传 热管是一、二回路介质的交界面，核安 全的重要性显而易见。目前，国内外对 蒸汽发生器传热管最有效的无损检测方 法是涡流检测。本文主要对实施涡流检 测时常见信号进行分析，为一名合格涡 流分析人员提供参考依据。 中国论文网 /8/view-12933677.htm 【关键词】蒸汽发生器；涡流检 测；信号；分析 中图分类号： TG115.28 文献标 识码： A 文章编号： 2095- 2457（2017）35-0001-004 Common signal analysis of eddy -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 current inspection for the nuclear steam generator tube XIAO Zhen-guan YUAN Li WANG Jia-jian （Research Institute of Nuclear Power Operation Technology，Wuhan 430223，China） 【Abstract】The steam generator tube in the nuclear power station is the interface of the one or two loop medium， and the importance of nuclear safety is obvious. At present， the most effective nondestructive inspection for the steam generator tube at home and abroad is the eddy current inspection. This paper mainly analyzes the common signals in the eddy current inspection， and provides a reference for a qualified eddy current analyst. 【Key words】Steam generator； Eddy current inspection； Signal； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 Analysis 1 蒸汽发生器结构简介 蒸汽发生器是核电站中的重要设 备，承担着一次侧与二次侧的热交换任 务，也是防止核泄漏的第二道屏障，同 时蒸汽发生器传热管的换热面积占一回 路压力边界总面积的 80%以上，其安全 重要性不言而喻。 国内外蒸汽发生器传热管的材料 主要使用奥氏体不锈钢和镍基合金两种 材料。以前有些核电站主要使用奥氏体 不锈钢制作蒸汽发生器传热管，但该材 料发生应力腐蚀的几率较高。上世纪 60 年代美国采用 Inconle- 600（Cr15Ni74Fe） 、80 年代采用 Inconle-690（Cr30Ni60） 、德国采用 Inconle-800（Cr20Ni32Fe）制造蒸汽发 生器传热管。表 1 介绍了国内核电站蒸 汽发生器传热管相关参数。 2 蒸汽发生器传热管涡流检测常 见信号 2.1 结构信号 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 一般采用轴绕式涡流探头（以下 简称 Bobbin 探头）通过传热管内部对 蒸汽发生器传热管进实施全管的涡流检 测。当 Bobbin 探头通过传热管时，涡 流信号上会显示出传热管接触的外部结 构产生的结构信号。对蒸汽发生器传热 管实施涡流数据分析，首先应该学会如 何识别结构信号。能够被涡流探头探测 到的蒸汽发生器结构主要包含：管板 （TTS） 、分流板（FB） 、支撑板（TSP ） 、 防振条（AVB） 。由于结构均位于传热 管外侧，需要使用低检测频率（通常使 用 50KHz 频率）进行识别，图 1 为不 同结构的涡流信号显示示意图。在进行 涡流检测时，可根据传热管结构的信号 特征，结合采集的速度和结构间距，使 用涡流分析软件对整根传热管自动定位。 2.2 出厂检查常见信号 根据相关要求蒸汽发生器传热管 出厂前需进行 100%全管涡流检测，在 此检测阶段，发现的涡流显示均为传热 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 管加工或装配过程中产生的，常见缺陷 有：磁导率变化（PVN） 、皮尔格漂移 （PDS） 、加工打磨痕迹（MBM） 、凹痕 （DNT ） 、肿胀（BLG） 、内壁附作物 （IFM） 、凹坑（ID） 。 磁导率变化（PVN）：由于原材 料、加工热处理等原因，传热管会出现 局部的磁导率变化 PVN，但材料的机械 性能并未因此而下降。PVN 信号的幅值 一般较大，相位呈内伤趋势，李沙育图 的“8”字形比较尖锐，也可使用磁饱和 探头进行复查/验证。图 2 为典型磁导率 变化（PVN）信号。 皮尔格漂移（PDS）：在传热管 制管过程中皮尔格无缝钢管轧机产生的 工艺信号，PDS 信号一般使用中频的绝 对通道可以很明显的识别出来，图 3 为 典型的 PDS 信号。 加工打磨痕迹（MBM）：在传 热管制造期间的最后成品阶段，如果目 检验发现传热管表面有小缺陷、划痕 或小凹坑，不符合验收的要求时，一般 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 会对其外面进行修磨处理。在蒸汽发生 器制造安装过程中的插管安装阶段，由 于安装过程的不顺利，也可能导致传热 管与支撑结构发生轻微的刮擦。例如此 类的打磨痕迹或刮擦痕迹，在涡流检测 时会产生的信号，称为加工打磨痕迹 （MBM） 。MBM 信号通常使用低频绝 对通道进行扫查和记录，图 4 为典型的 MBM 信号。 凹痕（DNT）：在传热管制造和 安装过程中的发生碰撞，导致传热管出 现由外向里的凹痕，这类凹痕一般不会 出现壁厚损失量。DNT 信号一般使用 主检测频率识别，其相位角一般为 180 左右，图 5 为典型的 DNT 信号。 肿胀（BLG）：BLG 信号通常发 生在传热管胀管区域，是由于管板钻孔 时产生加工误差，使管板上的孔径发生 局部变化，胀管时造成传热管向外凸出 的现象，肿胀（BLG）一般不会出现壁 厚损失量。对于管板内的肿胀（BLG） 需要使用混频通道进行识别，图 6 为典 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 型的 BLG 信号。 内壁附作物 （IFM）：具有电磁特性的内壁附着物 能够影响探头的电磁信号，分为松散内 壁附着物和固定内壁附着物。部分内壁 附着物通过特定的方法可以清除掉，随 着 Bobbin 探头的反复采集和磨蹭，该 信号的幅值可能会减小或消失，图 7 为 典型的 IFM 信号。 凹坑（ID）：在传热管轧制过程 中，某些硬性杂质混入轧机的润滑油中， 导致轧制过程中传热管内壁出现凹坑 （ID ） ，该凹坑信号的相位角是符合内 壁缺陷变化规律，图 8 为典型的 ID 信 号。 2.3 常见干扰信号 在进行蒸汽发生器传热管涡流检 测时，有时还会碰到由于其它外部因素 干扰产生一些涡流信号，这些干扰信号 必定会影响涡流检测缺陷判别。图 9 为 涡流检测过程中常碰到的本底噪声信号， 该信号一般是由于传热管加工工艺过程 控制不当造成的。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 图 10榈缭肷 干扰信号，引起 该信号的原因可能是：电压不稳定；探 头损坏；延长电缆损坏；滑刷损坏；其 它大型设备运行干扰。 2.4 在役检查常见信号 蒸汽发生器运行期间可能由于化 学或机械等机理造成传热管的降至，主 要包括壁厚减薄（Thinning） 、点蚀 （Pitting） 、二次侧晶间腐蚀或应力腐蚀 裂纹（IGA/SCC） 、一次侧应力腐蚀 （PWSCC） 、磨损（Wear）等。 减薄（Thinning）：由于可溶性 酸性磷酸盐的局部浓缩使管子发生均匀 腐蚀，一般出现在蒸汽发生器冷端和热 端的管板上的泥渣沉积区和管板缝隙内， 但是也可能出现在冷端外围传热管的一 些支撑板和防振条区。泥渣沉积区减薄 的涡流信号见图 11。 点蚀（Pitting ）：由局部电池作 用引起的局部腐蚀的一种形式，它既与 晶间腐蚀有关也与应力腐蚀有关。由于 二次侧介质的流量变化、氯化物的酸蚀、 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 硫离子及铜氧化物影响，在某些材料的 传热管上（尤其是在泥渣堆积区）容易 产生较小的点蚀现象，这是一群微小直 径的管壁穿孔性破裂，它常常是应力腐 蚀等局部腐蚀的先导。点蚀涡流信号见 图 12。 二次侧晶间腐蚀和应力腐蚀 （IGA/SCC）：某些传热管材料在腐蚀 环境及残余应力的综合影响下会发生晶 间应力腐蚀。这类缺陷通常与高温有关， 因此多出现在蒸汽发生器的热侧。在管 板缝隙、泥渣堆内、支撑板处、无支撑 区均可以见到。支撑板处的晶间应力腐 蚀的涡流信号见图 13。 一次侧应力腐蚀（PWSCC）： 传热管局部受到高残余应力作用时，往 往在管段内表面产生应力腐蚀，主要包 括管板的胀管过渡区、小弯曲半径弯管 段、支撑板接触处出现凹痕缺陷位置和 管板上泥渣堆积处。在某些胀管过渡和 凹痕区里，周向和轴向裂纹都有可能发 生。一次侧的水温是导致应力腐蚀的主 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 要因素，一般只有在热侧胀管过渡区才 发生。另外，氢和化学污染等环境因素 也会引起应力腐蚀。管板上沿胀管区的 一次侧应力腐蚀涡流信号见图 14。 磨损（Wear）：磨损是传热管在 防振条或支撑板的接触处产生摩擦，管 子会出现减薄现象。传热管和支撑板孔 的切向滑动、局部过渡摩擦将引起传热 管和支撑板的局部磨损。运行经验表明， 磨损一般发生在防振条和支撑板的传热 管位置。另外，流体的横向流动和顺流 也会引起传热管的振动，并且与防振条 的距离、刚度、传热管间隙、流速、方 向、沉积的泥渣性质等因素有关。防振 条处的磨损涡流信号见图 15。 3 国内核电站蒸汽发生器传热管 涡流检测情况 查阅国内已运行多年的核电站蒸 汽发生器传热管涡流检测报告，调