CN106017822A - 核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备漏率定量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备漏率定量方法，其依次包括以下步骤：对二次侧进行干燥；对二次侧进行隔离；对二次侧通示踪氦气；利用搭载有质谱仪吸枪的且与传热管一端密封连接的抽气工具架对传热管进行抽气，通过质谱仪变化测得时间流量等数据根据以下公式：通过一下公式即可算得漏率，

Description

核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备漏率定量方法

技术领域

本发明涉及核电无损检测领域，特别涉及一种核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备漏率定量方法。

背景技术

泄漏检查方法多种多样，比较常用的有气泡检漏、压力变化检漏、卤素检漏、氦质谱检漏、渗透和化学示踪物检漏等。针对某些部件，特别是常见的阀门、管道、焊缝等的泄漏检查方法在相关技术标准和专业资料都已有详细介绍。为了核电站的安全和经济运行，研究满足蒸汽发生器传热管泄漏检查要求的合适方法就十分迫切和必要。传热管氦检漏采用吸枪法，现有吸枪法是一种半定量的方法，只可用以检测泄漏，不能作定量用。

发明内容

本发明的目的是提供一种核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备漏率定量方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备漏率定量方法，蒸汽发生器管板、传热管及其两者的连接焊缝将蒸汽发生器分为一次侧和二次侧。漏率定量方法包括以下步骤：步骤一、对二次侧进行干燥；步骤二、对二次侧进行隔离；步骤三、对二次侧通示踪氦气，氦气浓度高于10％；漏率定量方法还包括：步骤四、利用搭载有质谱仪吸枪的且与传热管一端密封连接的抽气工具架对传热管进行抽气，通过质谱仪读取一次侧测得的氦气浓度S_air，一、二次侧压差稳定情况下，漏点处从二次泄漏到一次侧的总气体量Q_Leak是个定值，其中氦气浓度为C，以已知的恒定抽速Q_suction从传热管一端管口将管内气体源源不断的抽出，此时置于传热管口的吸枪测得的读数为S_suction，通过一下公式即可算得漏率，

$\frac{S_{suction}}{S_{air}}=\frac{\[Q_{leak}\×C+(Q_{suction}-Q_{leak})\×5.2\×{10}^{-6}\]/Q_{suction}}{5.2\×{10}^{-6}}$

纯净空气中的氦气体积浓度为 5.2ppm，公式中，S_air和S_suction是质谱仪的读数，二次侧氦气浓度C和传热管口抽速Q_suction是需要设定的，国际通用的验收标准为＜3cm3/h，Q_Leak＝3cm3/h时，S_leak/S_suction≥1.1，由此得到关于C和Q_suction的不等式，然后综合考虑检查时间、成本等多方面因素没确定具体的数值，推荐使用C＝16％和Q_suction＝800l/h或C＝20％和Q_suction＝1000l/h两种组合中的任一种。

优化的，所述二次侧在通氦气时，需要气体循环装置保证二次侧各处的氦气浓度一致。

优化的，所述抽气工具架设有多组吸枪，可一次检测多根传热管。

优化的，步骤一中，检漏状态下，二次侧压力是标准大气压的数倍，二次侧的干燥情况需要格外重视，保证其工作状态下的露点温度相较于环境温度保持充分的安全裕度。

优化的，为防止二次侧隔离存在漏点，导致氦气泄漏到反应堆厂房，影响查漏时的氦气本底，需在步骤二后先对二次侧充压缩空气至P₂＝3a.bar，稳定2h后再保压2h，当压降满足＜15mbar/h，才能继续步骤三。

本发明的有益效果在于：本发明既可以满足传热管泄漏检查的要求，也充分考虑了检查条件和时间等工程实施的要求。此种吸枪法相较于GB/T 15823、EN 13185和ASME等现有技术标准中描述的吸枪法有很大不同，实现了以下突破：既可以检测泄漏，灵敏度达到3cm3/h；还突破了现有吸枪法难以定量的局限性，可以实现对传热管总漏率的精确测量。可以同时对多根传热管进行检查，完全满足核电站蒸汽发生器传热管定期在役检查的需求，也适用于监测到传热管泄漏后应急查漏。

具体实施方式

下面对本发明作以下详细描述：

核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备漏率定量方法，蒸汽发生器管板、传热管及其两者的连接焊缝将蒸汽发生器分为一次侧和二次侧，一次侧含有放射性物质，二次侧不含放射性物质。漏率定量方法包括以下步骤：步骤一、对二次侧进行干燥；步骤二、对二次侧进行隔离；步骤三、对二次侧通示踪氦气，氦气浓度高于10％；漏率定量方法还包括：步骤四、利用搭载有质谱仪吸枪的且与传热管一端密封连接的抽气工具架对传热管进行抽气，通过质谱仪读取一次侧测得的氦气浓度S_air，一、二次侧压差稳定情况下，漏点处从二次泄漏到一次 侧的总气体量Q_Leak是个定值，其中氦气浓度为C，以已知的恒定抽速Q_suction从传热管一端管口将管内气体源源不断的抽出，此时置于传热管口的吸枪测得的读数为S_suction，通过一下公式即可算得漏率，

$\frac{S_{suction}}{S_{air}}=\frac{\[Q_{leak}\×C+(Q_{suction}-Q_{leak})\×5.2\×{10}^{-6}\]/Q_{suction}}{5.2\×{10}^{-6}}$

$Q_{leak}=\frac{(\frac{S_{suction}}{S_{air}}-1)\×5.2\×{10}^{-6}}{C-5.2\×{10}^{-6}}\×Q_{suction}$

以55/19B型蒸汽发生器传热管氦检漏为例，国际通用的验收标准为＜3cm3/h。Q_Leak＝3cm3/h时，一般要求S_leak/S_suction≥1.1。由此得到关于C和Q_suction的不等式，然后综合考虑检查时间、成本等多方面因素没确定具体的数值。推荐使用16％和800l/h或20％和1000l/h两种组合中的任一种。纯净空气中的氦气体积浓度是恒定的，已知为5.2ppm，吸枪测量此时空气中的氦气浓度可得到读数S_air。一、二次侧压差稳定情况下，漏点处从二次泄漏到一次侧的总气体量QLeak是个定值，其中氦气浓度为C。搭载吸枪头的抽气工具架紧贴被检传热管，以已知的恒定抽速Q_suction从传热管一侧管口将管内气体源源不断的抽出，此时置于传热管口的吸枪测得的读数为S_suction。以上公式中，S_air和S_suction是质谱仪的读数，二次侧氦气浓度C和传热管口抽速Q_suction是需要设定的。采用从传热管口一侧以恒定流量吹入纯净空气，吸枪置于传热管口另一侧的方法从理论上也是可行的。

$Q_{leak}=\frac{Q_{blow}\×5.2\×{10}^{-6}\×(\frac{S_{blow}}{S_{air}}-1)}{C-5.2\×{10}^{-6}\×\frac{S_{blow}}{S_{air}}}$

其中S_blow为吹气时传热管口的吸枪测得的读数，Q_blow为传热管吹气速度。

在测量时需要注意一下几点：所述二次侧在通氦气时，需要气体循环装置保证二次侧各处的氦气浓度一致；所述抽气工具架设有多组吸枪，可一次检测多根传热管；步骤一中，检漏状态下，二次侧压力是标准大气压的数倍，二次侧的干燥情况需要格外重视，保证其工作状态下的露点温度相较于环境温度保持充分的安全裕度；为防止二次侧隔离存在漏点，导致氦气泄漏到反应堆厂房，影响查漏时的氦气本底，需在步骤二后先对二次侧充压缩空气至P₂＝3a.bar，稳定2h后再保压2h，当压降满足＜15mbar/h，才能继续步骤三。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备漏率定量方法，蒸汽发生器管板、传热管及其两者的连接焊缝将蒸汽发生器分为一次侧和二次侧。漏率定量方法包括以下步骤：步骤一、对二次侧进行干燥；步骤二、对二次侧进行隔离；步骤三、对二次侧充含示踪氦气的混合气体至一定压力，氦气浓度一般高于10％；其特征在于，漏率定量方法还包括：步骤四、利用搭载有质谱仪吸枪且与传热管一端密封连接的抽气工具架对传热管进行抽气，当传热管不存在漏点时，抽气工具架抽出的气体为纯净空气，质谱仪示数S_air为纯净空气中的氦气本底；当传热管存在漏点时，在一、二次侧压差稳定情况下，漏点处从二次泄漏到一次侧的总气体量Q_Leak是个定值，其中二次侧氦气浓度为C，以已知的恒定抽速Q_suction从传热管一端管口将管内气体源源不断的抽出，此时置于传热管口的吸枪测得的示数为S_suction，通过一下公式即可算得漏率，

纯净空气中的氦气体积浓度为5.2ppm，公式中，S_air和S_suction是质谱仪的读数，二次侧氦气浓度C和传热管口抽速Q_suction是需要根据验收标准进行设定。假设单管总漏率验收标准为＜3cm3/h，那么Q_Leak＝3cm3/h时，C和Q_suction的取值应保证S_leak/S_suction≥1.1，可使用C＝16％和Q_suction＝800l/h或C＝20％和Q_suction＝1000l/h两种组合中的任一种。

2.根据权利要求1所述的核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备漏率定量方法，其特征在于：所述二次侧在通氦气时，需要气体循环装置保证二次侧各处的氦气浓度一致。

3.根据权利要求1所述的核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备漏率定量方法，其特征在于：所述抽气工具架设有多组吸枪，可一次检测多根传热管。

4.根据权利要求1所述的核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备漏率定量方法，其特征在于：步骤一中，检漏状态下，二次侧压力是标准大气压的数倍，二次侧的干燥情况需要格外重视，保证其工作状态下的露点温度相较于环境温度保持充分的安全裕度。

5.根据权利要求1所述的核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备漏率定量方法，其特征在于：为防止二次侧隔离存在漏点，导致氦气泄漏到反应堆厂房，影响查漏时的氦气本底，需在步骤二后先对二次侧充压缩空气至3bar，稳定2h后再保压2h，当压降满足＜15mbar/h，才能继续步骤三。