热交换器传热钛管的涡流检测及失效分析

　　沿海地区的电厂热交换器一般用海水作为冷却剂.传热管中流动的冷却海水可以带走系统存在的热量,在热力循环中起到冷源的作用.在所有的金属材料中,纯钛在平静海水中的均匀腐蚀速度几乎为零,同时具有抗高速海水的冲蚀磨损能力,钛管在海水中具有优良的抗蚀性能,使用寿命长、安全、无泄漏,已逐步得到共识[1, 2].目前对钛管的检测最常用的方法为涡流检测方法,可以探测管材表面的裂纹、泄漏等缺陷[3, 4].本文针对某核电站热交换器钛管的泄漏问题利用涡流检测方法对在役热交换器钛管进行检查,基于传热管的特殊工作条件及核电厂实际地理环境,对泄漏管进行失效分析并提出解决措施.

　　1实验方法

　　1. 1钛管工况

　　本文所检测的钛管是TA1级-钛管,母材的化学成分、金相组织、显微结构、力学性能、工艺性能、管子焊缝质量等均满足ASME B338标准的要求.钛管规格为:519105 mm@0171 mm(直径@壁厚),管长14630 mm.它在热交换器中的工作原理如图1所示.热交换器外形尺寸约为2000 mm@14000 mm,内部中间段为4932根传热管,两头长约1000 mm的范围为进水腔和出水腔,海水从热交换器的下方由水泵将海水注入头部的腔内,然后流入传热管.传热管两端与钛覆盖层碳钢材料管板固定,采用胀接工艺进行连接;中间由若干数量的支承板支撑.热交换器入水腔内壁上涂覆一层用于防腐蚀的橡胶.

　　1. 2涡流检测

　　涡流检测是基于电磁感应原理的一种无损检测方法,在传热管的检测中已经有长期的应用历史.文献[7]介绍了涡流检测的原理、方法和应用.在对上述热交换器钛管进行涡流检测时,我们采用多频涡流技术,选择了1个主检测频率F1和2个辅助检测频率F2、F3.其中F1的频率最高,F2一般为F1的三分之一左右, F3则尽可能选取较低的频率.其中F1和F2主要观察差分通道, F3主要观察绝对通道. F1的涡流信号是判定缺陷的主要依据, F2用于和F1对比分析,便于剔除伪信号,F3主要用于缺陷定位,同时可用于观察钛管是否存在长而缓慢的减薄变化,因为此类缺陷在差分通道上几乎没有显示.另外,对F1和F2进行混频计算,其结果为M1通道的信号显示.混频的目的是为了消除管外支撑板信号的影响,以便正确判定支撑板处及附近区域的缺陷.

　　通过先后对核电站中三台热交换器进行涡流检测,检测结果汇总如表1所示(减薄量以百分比形式表示,减薄量大于40%认定为超标管): 3台热交换器的传热管发生减薄的情况较为严重.若以ST表示检验起始端(海水进水侧管板),EN表示检验结束端(海水出水侧管板); 01、02,表示支撑板编号,从海水入水侧开始编号,共23个支撑.缺陷发生位置统计如表2所示.