压水堆蒸汽发生器热交换管的在役涡流检查

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1、压水堆蒸汽发生器热交换管的在役涡流检查摘　要：介绍了压水堆蒸汽发生器热交换管的材料构成以及几种材料腐蚀的类型，阐述了热交换管的老化机理、发生部位及裂纹形态，论述了热交换管在役检查的要求、方法及局限性。　　关键词：压水堆蒸汽发生器　腐蚀　检查　　　　蒸汽发生器热交换管是压水堆一回路压力边界的重要组成部分，是防止放射性裂变产物外泄的主要屏障，因此热交换管对核安全的重要性仅次于反应堆压力容器、安全壳和一回路主管[1]。热交换管破裂后，一回路放射性冷却剂将进入二回路，发生冷却剂丧失事故。放射性裂变产物或者进入常规岛，或者

2、通过安全阀排向大气，造成核污染。因此蒸汽发生器热交换管的检查极为重要。　　1热交换管的材料　　早期热交换管材料选用奥氏体不锈钢，例如304不锈钢。由于抗应力腐蚀能力较差，欧美国家开发出镍基合金钢作为热交换管的材料。最早的镍基材料是Alloy600。后来发现Alloy600材料抗应力腐蚀的能力仍不理想，因此又开发出Alloy800和Alloy690材料。目前西欧、日本和美国的核电厂都使用镍基合金作热交换管材料，一部分老核电厂仍然使用Alloy600，一部分新核电厂已使用Alloy800和Alloy690。　　除了强

3、度和韧性考虑外，热交换管选材有2个原则：　　（1）抗应力腐蚀；　　（2）抗材料流失，防止一回路活化产物过多。　　广东核电集团下属核电厂的蒸汽发生器热交换管均使用Alloy690，秦山一期使用Alloy800，田湾核电厂使用俄罗斯奥氏体不锈钢。　　2热交换管的主要老化机理和发生部位[2]以及裂纹形态　　2.1一回路水环境应力腐蚀开裂（PRPC探头）。　　涡流检查的缺点是对缺陷的长度和深度不能准确定量，涡流检查对于PRPC探头）能检查到的IGA裂纹长度到底是多大。IGA部位的电导率和磁导率变化缓慢，BC探头根本探测不

4、到任何信号，MRPC探头可以感应一些信号，但却无法分析。阵列式探头比上述2种探头要好些，勉强可做些分析。因此如果探测到任何IGA信号（或怀疑是IGA信号），EPRI建议都要复探[4]。　　（3）在ODSCC老化条件下的涡流检查（这里的ODSCC实际就是指IGSCC）：ODSCC很难探测，原因是信噪比小；差分探头会漏检支撑板处的轴向ODSCC裂纹，例如有些裂纹深度已达到壁厚的62%，但使用差分探头却没有检测到；涡流检查测量的环向裂纹长度往往比实际长度（拔管检查）小，例如拔管检查发现环向裂纹张角达270°，但涡流检查

5、的判断只有90°；无法分辨具有复杂形态的裂纹，这一点和PWSCC检查类似；对ODSCC裂纹，目前最好的涡流探伤技术达到的水平是：能够检查出位于凹陷区、深度为壁厚50%、张角为50°的裂纹（或穿透性、张角为23°的裂纹），其张角测量误差为37°～45°。　　3.2.2破坏性检查　　通常通过拔管来进行破坏性检查，目的是为了核实涡流和超声波检查的准确性，检查管子的老化机理，检查二次侧的水化学状态及其对老化的影响以及检查管子的爆破压力，用于结构完整性评估。破坏性检查拔管对象是那些涡流或超声波检查有信号显示的管子。　　4总

6、结　　（1）在特定的裂纹形态、部位、探头和人因条件下涡流检查会发生漏检，例如裂纹闭合时会漏检；有些部位沉积物多，噪声信号淹没裂纹信号，造成漏检；差分探头和多频旋转探头对轴向和环向敏感度不同，只使用一种探头检查就会发生漏检；有些检查员只注意仪器上信号的大小，忽略了信号的时长，造成长裂纹误判为短裂纹等。　　（2）有时会出现虚假信号。　　（3）IGA裂纹极难探测。　　（4）涡流检查不能只使用一种探头，对可疑部位应至少使用差分、多频旋转和阵列3种探头进行分析。　　（5）涡流检查方便、高效，但不是决定性检查方法，其可靠性最

7、终要通过模拟试验或拔管金属学检查验证。　　（6）通过大量模拟试验或拔管金属学检查，才能摸清热交换管缺陷形态、尺寸和分布的规律，由此建立缺陷数据库（如美国核电运行研究所的数据库）以及合适的分析模型（如加拿大的CANTIA），由此准确评估涡流等检查方法的在役检查结果，保证状态监测和运行评估的可靠性。