肖镇官+袁骊+王家建

【摘 要】核电站蒸汽发生器传热管是一、二回路介质的交界面，核安全的重要性显而易见。目前，国内外对蒸汽发生器传热管最有效的无损检测方法是涡流检测。本文主要对实施涡流检测时常见信号进行分析，为一名合格涡流分析人员提供参考依据。

【关键词】蒸汽发生器；涡流检测；信号；分析

中图分类号： TG115.28 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）35-0001-004

Common signal analysis of eddy current inspection for the nuclear steam generator tube

XIAO Zhen-guan YUAN Li WANG Jia-jian

（Research Institute of Nuclear Power Operation Technology，Wuhan 430223，China）

【Abstract】The steam generator tube in the nuclear power station is the interface of the one or two loop medium， and the importance of nuclear safety is obvious. At present， the most effective nondestructive inspection for the steam generator tube at home and abroad is the eddy current inspection. This paper mainly analyzes the common signals in the eddy current inspection， and provides a reference for a qualified eddy current analyst.

【Key words】Steam generator； Eddy current inspection； Signal； Analysis

1 蒸汽发生器结构简介

蒸汽发生器是核电站中的重要设备，承担着一次侧与二次侧的热交换任务，也是防止核泄漏的第二道屏障，同时蒸汽发生器传热管的换热面积占一回路压力边界总面积的80%以上，其安全重要性不言而喻。

国内外蒸汽发生器传热管的材料主要使用奥氏体不锈钢和镍基合金两种材料。以前有些核电站主要使用奥氏体不锈钢制作蒸汽发生器传热管，但该材料发生应力腐蚀的几率较高。上世纪60年代美国采用Inconle-600（Cr15Ni74Fe）、80年代采用Inconle-690（Cr30Ni60）、德国采用Inconle-800（Cr20Ni32Fe）制造蒸汽发生器传热管。表1介绍了国内核电站蒸汽发生器传热管相关参数。

2 蒸汽发生器传热管涡流检测常见信号

2.1 结构信号

一般采用轴绕式涡流探头（以下简称Bobbin探头）通过传热管内部对蒸汽发生器传热管进实施全管的涡流检测。当Bobbin探头通过传热管时，涡流信号上会显示出传热管接触的外部结构产生的结构信号。对蒸汽发生器传热管实施涡流数据分析，首先应该学会如何识别结构信号。能够被涡流探头探测到的蒸汽发生器结构主要包含：管板（TTS）、分流板（FB）、支撑板（TSP）、防振条（AVB）。由于结构均位于传热管外侧，需要使用低检测频率（通常使用50KHz频率）进行识别，图1为不同结构的涡流信号显示示意图。在进行涡流检测时，可根据传热管结构的信号特征，结合采集的速度和结构间距，使用涡流分析软件对整根传热管自动定位。

2.2 出厂检查常见信号

根据相关要求蒸汽发生器传热管出厂前需进行100%全管涡流检测，在此检测阶段，发现的涡流显示均为传热管加工或装配过程中产生的，常见缺陷有：磁导率变化（PVN）、皮尔格漂移（PDS）、加工打磨痕迹（MBM）、凹痕（DNT）、肿胀（BLG）、内壁附作物（IFM）、凹坑（ID）。

磁导率变化（PVN）：由于原材料、加工热处理等原因，传热管会出现局部的磁导率变化PVN，但材料的机械性能并未因此而下降。PVN信号的幅值一般较大，相位呈内伤趋势，李沙育图的“8”字形比较尖锐，也可使用磁饱和探头进行复查/验证。图2为典型磁导率变化（PVN）信号。

皮尔格漂移（PDS）：在传热管制管过程中皮尔格无缝钢管轧机产生的工艺信号，PDS信号一般使用中频的绝对通道可以很明显的识别出来，图3为典型的PDS信号。

加工打磨痕迹（MBM）：在传热管制造期间的最后成品阶段，如果目視检验发现传热管表面有小缺陷、划痕或小凹坑，不符合验收的要求时，一般会对其外面进行修磨处理。在蒸汽发生器制造安装过程中的插管安装阶段，由于安装过程的不顺利，也可能导致传热管与支撑结构发生轻微的刮擦。例如此类的打磨痕迹或刮擦痕迹，在涡流检测时会产生的信号，称为加工打磨痕迹（MBM）。MBM信号通常使用低频绝对通道进行扫查和记录，图4为典型的MBM信号。

凹痕（DNT）：在传热管制造和安装过程中的发生碰撞，导致传热管出现由外向里的凹痕，这类凹痕一般不会出现壁厚损失量。DNT信号一般使用主检测频率识别，其相位角一般为180°左右，图5为典型的DNT信号。

肿胀（BLG）：BLG信号通常发生在传热管胀管区域，是由于管板钻孔时产生加工误差，使管板上的孔径发生局部变化，胀管时造成传热管向外凸出的现象，肿胀（BLG）一般不会出现壁厚损失量。对于管板内的肿胀（BLG）需要使用混频通道进行识别，图6为典型的BLG信号。endprint

内壁附作物（IFM）：具有电磁特性的内壁附着物能够影响探头的电磁信号，分为松散内壁附着物和固定内壁附着物。部分内壁附着物通过特定的方法可以清除掉，随着Bobbin探头的反复采集和磨蹭，该信号的幅值可能会减小或消失，图7为典型的IFM信号。

凹坑（ID）：在传热管轧制过程中，某些硬性杂质混入轧机的润滑油中，导致轧制过程中传热管内壁出现凹坑（ID），该凹坑信号的相位角是符合内壁缺陷变化规律，图8为典型的ID信号。

2.3 常见干扰信号

在进行蒸汽发生器传热管涡流检测时，有时还会碰到由于其它外部因素干扰产生一些涡流信号，这些干扰信号必定会影响涡流检测缺陷判别。图9为涡流检测过程中常碰到的本底噪声信号，该信号一般是由于传热管加工工艺过程控制不当造成的。

图10為电噪声干扰信号，引起该信号的原因可能是：电压不稳定；探头损坏；延长电缆损坏；滑刷损坏；其它大型设备运行干扰。

2.4 在役检查常见信号

蒸汽发生器运行期间可能由于化学或机械等机理造成传热管的降至，主要包括壁厚减薄（Thinning）、点蚀（Pitting）、二次侧晶间腐蚀或应力腐蚀裂纹（IGA/SCC）、一次侧应力腐蚀（PWSCC）、磨损（Wear）等。

减薄（Thinning）：由于可溶性酸性磷酸盐的局部浓缩使管子发生均匀腐蚀，一般出现在蒸汽发生器冷端和热端的管板上的泥渣沉积区和管板缝隙内，但是也可能出现在冷端外围传热管的一些支撑板和防振条区。泥渣沉积区减薄的涡流信号见图11。

点蚀（Pitting）：由局部电池作用引起的局部腐蚀的一种形式，它既与晶间腐蚀有关也与应力腐蚀有关。由于二次侧介质的流量变化、氯化物的酸蚀、硫离子及铜氧化物影响，在某些材料的传热管上（尤其是在泥渣堆积区）容易产生较小的点蚀现象，这是一群微小直径的管壁穿孔性破裂，它常常是应力腐蚀等局部腐蚀的先导。点蚀涡流信号见图12。

二次侧晶间腐蚀和应力腐蚀（IGA/SCC）：某些传热管材料在腐蚀环境及残余应力的综合影响下会发生晶间应力腐蚀。这类缺陷通常与高温有关，因此多出现在蒸汽发生器的热侧。在管板缝隙、泥渣堆内、支撑板处、无支撑区均可以见到。支撑板处的晶间应力腐蚀的涡流信号见图13。

一次侧应力腐蚀（PWSCC）：传热管局部受到高残余应力作用时，往往在管段内表面产生应力腐蚀，主要包括管板的胀管过渡区、小弯曲半径弯管段、支撑板接触处出现凹痕缺陷位置和管板上泥渣堆积处。在某些胀管过渡和凹痕区里，周向和轴向裂纹都有可能发生。一次侧的水温是导致应力腐蚀的主要因素，一般只有在热侧胀管过渡区才发生。另外，氢和化学污染等环境因素也会引起应力腐蚀。管板上沿胀管区的一次侧应力腐蚀涡流信号见图14。

磨损（Wear）：磨损是传热管在防振条或支撑板的接触处产生摩擦，管子会出现减薄现象。传热管和支撑板孔的切向滑动、局部过渡摩擦将引起传热管和支撑板的局部磨损。运行经验表明，磨损一般发生在防振条和支撑板的传热管位置。另外，流体的横向流动和顺流也会引起传热管的振动，并且与防振条的距离、刚度、传热管间隙、流速、方向、沉积的泥渣性质等因素有关。防振条处的磨损涡流信号见图15。

3 国内核电站蒸汽发生器传热管涡流检测情况

查阅国内已运行多年的核电站蒸汽发生器传热管涡流检测报告，调研中发现蒸汽发生器传热管中常见缺陷有：凹痕、加工打磨、磨损、裂纹，其它相关信息见表2。

4 结束语

随着核电站运行时间的增长，蒸汽发生器受化学机理和机械机理可能会导致传热管降至现象，现有技术只能用涡流检测技术进行跟踪检测，大量的蒸汽发生器传热管涡流数据必将对分析人员提出更高的要求。了解蒸汽发生器传热管涡流检测常见信号，对涡流分析人员准确快速分析提供参考依据。

【参考文献】

[1]Steam generator eddy current data analysis performance demonstration review material PDD/QDA Version4.0November 2007.

[2]张加军，郑丽馨，等.压水堆核电厂蒸汽发生器传热管的降至问题，压力容器，2013.

[3]王冬冬，王华峰，等.蒸汽发生器传热管制造阶段涡流检测缺陷研究，无损探伤，2017.

[4]王元辉，袁骊，等.蒸汽发生器传热管涡流检测能力试验，无损检测，2014.endprint