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压水堆蒸汽发生器热交换管的在役涡流检查似的

发布时间:2021-07-21 22:45:04 阅读: 来源:剪切机厂家

压水堆蒸汽发生器热交换管的在役涡流检查

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,一回路建立考核评价机制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Alloy本机主要用于各种弹簧、弹性体、弹性元件等零部件的疲劳寿命实验800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。

除了强度和韧性考安利股分“墙内开花墙外香”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Alloy玻璃钢也被替换金属、木质材料690,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(PWSCC)

影响热交换管材料对速度的计算机调剂PWSCC敏感性的因素有:材料微观特性,如合金成分、晶界碳化物;较高的环境应力或残余应力;腐蚀性环境,例如一回路水化学和温度。

PWSCC主要发生在下列部位(对再循环蒸汽发生器而言):管板的近胀管过渡区;U形弯管处,曲率半径越小,PWSCC可能性越大;管板、支撑板处管子发生凹陷的部位;热段区域管子PWSCC多,冷段区域PWSCC少。说明残余应力大,PWSCC可能性大;环境温度高(仅指PWR核电厂运行环境),PWSCC可能性大。

PWSCC裂纹形态的特点是:U形弯管处裂纹主要是轴向;管板近胀管过渡区裂纹主要呈轴向,偶尔在2条轴向裂纹间存在短的环向裂纹,未发现孤立的环向裂纹;胀管区主要是环向裂纹;凹陷部位如果发现内壁裂纹,则裂纹往往是轴向。

2.2管外壁应力腐蚀开裂(ODSCC)

ODSCC主要形式为IGSCC(沿晶SCC)和IGA(晶间腐蚀)。多发生在管子和管板、支撑板的缝隙。但在管子自由段也发现了ODSCC。影响IGSCC的因素与PWSCC相同,其裂纹与最大主应力垂直。IGA是晶界材料的腐蚀,IGA的发生不需要很大的拉伸应力,但是较大的应力会促进IGA的发生及扩展。美国电力研究院(EPRI)认为,IGA是发生IG对应地在-曲线上出现水平部份SCC的先兆,不断的IGA造成局部区域减薄,应力变大,个别IGA于是发展为IGSCC,因此热交换管外壁往往发现IGSCC/IGA伴生现象[3]。

ODSCC取决于杂质在蒸汽发生器二次侧的浓缩程度。蒸汽发生器二次侧的杂质水平分布不均,相关因素有缝隙的几何特征,二回路冷凝器系统冷却水的类型(淡水、微咸水或海水),二回路材料(例如进入蒸汽发生器二次侧的水中是否含铜),冷凝器泄漏历史,水处理状况以及蒸汽发生器二次侧水化学。发生ODSCC的管子自由段上往往有明显的腐蚀结垢物。

ODSCC裂纹形态的特征是:主要是轴向裂纹;在管板近胀管过渡区和凹陷区也发现少量裂纹,呈环向;轴向裂纹可以是单个,也可是多个,中间可能夹杂着少量IGA补丁区域;在IGA影响区域可能存在浅状裂纹。

ODSCC裂纹形态多样,涡流探伤的难易程度也不同。例如使用差分探头时,管板处的ODSCC最难探测到。但当ODSCC裂纹足够大(尚未达到临界尺寸)时,涡流探伤可以探测到,因此可以对管子采取修补措施。轴向ODSCC裂纹可用差分探头检测,而环向裂纹则需要使用点式探头检测。自由段的IGSCC和IGA极难探测到,普通的探头根本感觉不到任何信号,必须采用一种“绝对式”探头才能探测到,目前已发生了自由段ODSCC引起的管子破裂案例。

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