基于氦气检漏的蒸发器加热室制造检测技术研究

孙圣权　刘宇昊　高峰　马贞钦　徐江

【摘 要】氦气检漏技术广泛应用于核电厂蒸汽发生器的检测，本文基于氦气检漏技术废液蒸发系统中核心设备蒸发器加热室进行无损检测，并采用液压试验的方式进行验证，确保加工制造的蒸发器加热室满足使用要求。为后续该技术在放射性废液处理系统设备加工制造中的应用积累丰富的经验。

【关键词】蒸发器；氦气检漏；液压试验

【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

蒸发器是废液蒸发系统的关键核心设备，其工作原理是废液与饱和蒸汽通过加热管管壁进行热交换，使得废液中大多数水份蒸发得以净化，从而减少废液体积，得到少量含盐量相对较高废液。蒸发器运行状态是否良好直接影响系统净化效果。加热室为固定管板式换热器，其设计、加工制造与检验需满足GB151和GB150的相关要求，一般采用气压试验和液压试验的方法对换热管和管板、封头和筒体之间的焊缝进行无损检测，本文基于核电厂蒸汽发生器氦气检漏技术对加热室进行试验，并采用液压试验的方式进行验证，确保加工制造的蒸发器加热室满足使用要求。

1 主要结构参数

蒸发器加热室属于固定管板式换热器[1-3]，其主要结构参数如下：

换热面积：50.90m2 ， 加热管规格：Φ38×4mm ，L=2700mm，158根；

换热器：固定管板式换热器，单壳程；

筒体直径：Φ700mm；

上循环管直径：Φ329×6mm，下循环管直径：Φ273×8mm；

饱和蒸汽进口直径：Φ133×4mm；

饱和蒸汽凝结水出口直径：Φ76×4mm；

排空口直径：Φ57×4mm；

顶部排汽口：Φ25×3mm；

不凝性气体排气口：φ25×3mm；

2 制造技术要求

（1）设备部件各管口长度高于设备基础轮廓200mm；

（2）计算加热室外壁尺寸，增加腐蚀余量；

（3）设备主体材料采用：00Cr17Ni14Mo2。

（4）筒体纵焊缝、环焊缝采用100%射线探伤，角焊缝采取100%的磁粉探伤[4]；

（5）保证上、下循环管中心线间的距离为3266，负偏差不超过1mm；

（6）保证上循环与悬挂支座底面的距离694mm，负偏差不超过1mm；

（7）加热室筒体设置吊耳和悬挂支座，两悬挂支座螺栓孔间距为862mm；

3 基于氦气检漏技术的检测试验

3.1 加热室氦气检漏

3.1.1 试验设备

检漏仪：型号为ZQJ-542；

吸枪：采用将漏孔漏出的氦气全部传入吸枪的针阀型“全吸收”式吸枪；吸枪与检漏仪的连接软管长度不超过6m；

示踪气体：采用氦气和空气混合气体，氦气的浓度在试验压力下体积百分比高于15%[5]；

校准漏孔：渗氦型标准漏孔，型号为LK-8，标准漏孔氦漏率值2.3×10-8Pa·m3/s。

3.1.2 试验方法

在管子-管板胀焊接后对所有管子-管板进行氦气检漏（壳程检漏），向壳程充入预定量的氦气，直至氦气浓度不低于15%，绝对压力为0.133MPa时为止；

混合气体绝对压力达到0.133Mpa后，保持1h，然后开始检漏，在整个检漏期间气体压力保持不变；

用校准漏孔（安装在壳程侧）校核检漏系统（包括检漏仪、软管、吸枪）的嗅测灵敏度；

采用吸枪端部与管板表面密封的吸氦方式进行检漏，吸氦时间取3.2s，接触距离取≤3mm；

检漏自下而上逐排逐孔进行；在检漏前后以及每扫查二小时校核一次检漏系统的灵敏度。

3.1.3 参数设定

吸枪校核标准值：3.5×10-8Pa·m3/s；

标准要求泄漏率≤1.33×10-8Pa·m3/s；

检漏报警值：4.5×10-8Pa·m3/s。

3.1.4 试验结果

经氦气检漏试验蒸发器加热室的所有焊缝符合标准要求。

3.2 液压验证试验

3.2.1 条件准备

设备：泵，3DY型电动叁缸试压泵，额定输出压力20.0Mpa。闸阀，型号Z41H-1.6，DN32；压力表，压力表量程0-2.5Mpa，精度等级1.5级。

介质：液压试验液体采用水，水的氯离子含量不超过25mg/L（25PPm）；

试验压力：Pt根据要求取1.06 Mpa。

3.2.2 试验方法

在蒸发器加热室顶部设置排气口，充液时将蒸发器加热室内的空气排尽。试验过程中保持容器观察表面的干燥；试验时压力缓慢上升，达到规定试验压力（即1.06 Mpa）后，保压时间≥30min。

将压力降至规定试验压力的80%，并保持足够长的时间对所有焊接接头和连接部位进行检查，如有渗漏，修补后重新试验；

液压试验完毕后，将液体排尽并用压缩空气将内部吹干，液压试验曲线如下图所示。

图2 液压试验曲线图

3.2.3 试验结果

蒸发器加热室经液压试验，在规定试验压力下保持了30min，没有降压。在规定试验压力的80%下，检查蒸发器加热室状况，无泄漏。

因此蒸发器加热室经液压验证试验后表明设备加工制造合格，氦气检漏技术能够很好的应用在蒸发器加热室的检测技术上。

4 结论

通过基于核电厂蒸汽发生器氦气检漏技术对加热室进行试验，用校准漏孔校核检漏系统的嗅测灵敏度，确定吸氦时间、接触距离，采用吸枪端部与管板表面密封的吸氦方式进行检漏，确保蒸发器加热室焊缝加工符合标准，并采用液压试验的方式进行验证，确保加工制造的蒸发器加热室满足使用要求。该方法为后续该技术在放射性废液处理系统设备加工制造中的应用积累丰富的经验。

【参考文献】

[1]董其伍，换热器[M].北京：化学工业出版社，2009：66-115.

[2]GB151-1999，管壳式换热器[Z].国家质量技术监督局.

[3]王志魁，化工原理[M].北京：化学工业出版社，2010：128-14.

[4]李洪，机械加工工艺手册[M].北京：北京出版社，1998：172-190.

[5]EJ/T388-1989，三十万千瓦压水堆核电厂蒸汽发生器氦气检漏技术条件[Z].

[责任编辑：张涛]