蒸汽发生器传热管二次侧外来物磨损的涡流信号

(中广核检测技术有限公司，苏州 215021)

核电站蒸汽发生器传热管外来物定义为根据蒸汽发生器的设计、运行和维修状态，不应该在蒸汽发生器内部存在的物质，包括传热管内一次侧外来物和传热管外二次侧外来物,如制造期间保护传热管用的一次侧塑料套，制造或维修时留下的螺栓、螺母、焊条，一回路运行时断裂的其他内部构件等。由于机组运行期间的水流冲击、振动等都有可能对传热管造成磨损或碰撞，所以传热管易破损。自核电站运行以来，已发生多起由于蒸汽发生器外来物造成传热管磨损的案例[1-3]。

以CPR1000机组蒸汽发生器传热管涡流在役检查期间发现的二次侧外来物磨损涡流信号为例，通过对该涡流信号进行BOBBIN探头(轴绕式探头)和MRPC(旋转探头)的数据分析，结合二次侧视频检查等方式进行确认，给出了外来物磨损信号的处理建议。

1 外来物在役检查要求

目前,国内CPR1000机组蒸汽发生器传热管在役检查期间，需要利用视频检查装置在二次侧对外围传热管及中间管廊实施外来物搜寻和取出检查(FOSAR)。若发现外来物，应对外来物进行定位与照相，记录外来物的几何尺寸、形状、色泽、属性等，并尽可能把外来物取出；如不能取出，则应考虑对受外来物影响的传热管实施堵管处理。

此外，根据RSEM规范(机械材料检验和应用规则)要求，在役检查期间，应至少对其中一台蒸汽发生器外围2排100%的传热管和次外围2排50%的传热管进行涡流BOBBIN探头检查，同时对剩余传热管进行1/8抽检，其中对外围及次外围传热管进行检查的目的主要是检测外来物及其引起的传热管外壁缺陷。

2 外来物涡流信号分析

2.1 BOBBIN探头分析

在国内某核电站机组部分在役检查期间，按RSEM规范对蒸汽发生器传热管进行例行涡流抽检，采用BOBBIN探头进行全管全壁厚检查，相关技术参数见表1。

表1 传热管涡流检查相关技术参数

图1 R38C47传热管BOBBIN探头检查结果

检查过程中发现，在R38C47传热管的主频差分通道热端管板上部约360 mm处存在一处疑似外壁缺陷显示，通过相位伤深曲线测得壁厚减薄量为26%；同时在低频绝对通道上有疑似外来物显示(见图1，图中Diff为差分通道，Abs为绝对通道)。重新检测该传热管后，信号未发生变化。对比役前检查数据，在相同位置主频差分通道和低频绝对通道上均未发现可记录显示。

考虑该显示为新增显示，以R38C47传热管为中心，扩检周围5X5根传热管后发现，在其相邻的R38C48传热管低频绝对通道相近位置,即热端管板上部约370 mm处也有疑似外来物显示，但在主频差分通道上未发现可记录的显示。对比役前检查数据，在相同位置,主频差分通道和低频绝对通道上均未发现可记录显示(见图2)。其余传热管未发现可记录的显示。

图2 R38C48传热管BOBBIN探头检查结果

R38C47传热管和R38C48传热管BOBBIN探头检查结果见表2(表中“LPI”表示外来物导致的显示，“PLP”表示外来物)。

2.2 MRPC探头分析

由于BOBBIN探头无法确定缺陷的周向信息，当BOBBIN探头发现可疑显示时，应采用MRPC探头对显示进行定性。蒸汽发生器传热管涡流检查直管段MRPC探头包括3个线圈，即“115”扁平式线圈、“080”扁平式线圈和“+”线圈，其中“+”线圈对轴向和周向缺陷较为灵敏，通常为主检测线圈，用于缺陷定性，“115”扁平式线圈低频通道用于定位及检测外来物。

根据BOBBIN探头检查结果，对R38C47传热管及R38C48传热管热端管板至分流板区域进行MRPC探头检查，结果见图3和表3(表3中“WAR”表示外壁磨损)。从结果可以看出，R38C47传热管在热端管板上部约360 mm处存在一处外壁体积性缺陷，同时在相同位置检测到一处外来物显示；R38C48传热管在热端管板上部约370 mm处检测到一处外来物显示，但未发现有壁厚减薄显示。

表2 R38C47和R38C48传热管BOBBIN探头检查结果

表3 R38C47和R38C48传热管MRPC探头检查结果

图3 R38C47和R38C48传热管MRPC探头检查结果

由于BOBBIN探头检测的电压幅值包含轴向和周向的综合信息，MRPC探头检测的电压幅值为单点最大电压幅值处，从MRPC探头检查结果可以得知，R38C48传热管外壁外来物显示在轴向和周向方向的长度均大于R38C47传热管外壁外来物显示的长度，即可解释BOBBIN探头检查结果中R38C48传热管外来物显示的电压幅值大于R38C47传热管外来物显示的。

R38C47和R38C48传热管位于外围，存在异物落入的可能性。结合BOBBIN探头和MRPC探头分析结果，初步判定R38C47传热管外壁存在一处外来物显示及外来物引起的磨损缺陷，R38C48传热管外壁存在一处外来物显示，但未发现有壁厚减薄缺陷。

2.3 视频检查结果

由于外来物与传热管的接触面一般较小，采用BOBBIN探头检测外来物存在一定的难度；MRPC探头检测外来物的灵敏度高于BOBBIN探头的，但由于外来物的信号显示与传热管外壁泥渣信号相似，MRPC探头在外来物的判定上也存在一定的难度。因此在现场条件允许的情况下，可配合使用视频检查用以确认最终信号。

检查中，在二次侧对涡流检查发现的疑似外来物信号区域进行视频检查(ITV)，发现疑似金属丝外来物[见图4(a)],之后利用ITV检查探头配合异物抓取工具取出外来物[见图4(b)]，该外来物质量为6.14 g，总长度约360 mm，直径约1.79 mm，其成分分析结果为Fe 98.5%,Mn 0.47%,Cu<0.016%,Mo 0.051%,Ti 0.38%，判定为金属丝。但由于位置原因，无法对与异物相接触的传热管磨损部位进行详细视频检查。

图4 外来物实物照片

2.4 涡流复检结果

外来物取出后，对R38C47传热管及其周围11X11根传热管进行涡流BOBBIN探头复检。复检时对R38C47传热管的缺陷定量采用相位伤深法，主要原因为幅值伤深法一般用于规则体积类缺陷的定量，R38C47传热管的外壁显示虽为磨损类缺陷，但基于其磨损并不规则，缺陷位于自由段且外来物已取出，因此BOBBIN探头定量检测时，选择主频差分通道，采用相位伤深法测量壁厚减薄量。复检结果表明：R38C47传热管磨损伤深为26%，与异物取出前测量的伤深相同，低频通道未见外来物显示；R38C48传热管低频通道未见外来物显示(见图5)；其余传热管未发现可记录的显示。

3 结论

(1) R38C47外壁自由段主频通道信号是由外来物与传热管之间的接触产生的传热管磨损缺陷信号，非裂纹或腐蚀信号，经MRPC探头检查，确认为体积性显示。异物取出前、后磨损伤深测量值均为26%。

(2) 外来物取出前，R38C48传热管在低频通道上存在外来物显示，外来物取出后无相关显示，涡流检查未发现传热管存在外壁磨损信号。

(3) 传热管外壁材料磨损大于等于40%时，进行堵管处理。

图5 外来物取出后BOBBIN探头复检结果

(4) 传热管外壁材料磨损小于40%时，后续连续3次大修进行跟踪检查。根据RSEM规范关于显示重大变化的规定，当主频通道及辅频通道的信号幅值均增大30%时，该缺陷显示定义为重大变化，建议对该传热管进行堵管处理。