CN107449559B - 一种用于核电机组控制区内水池不锈钢覆面的氦查漏方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于核电机组控制区内水池不锈钢覆面的氦查漏方法，其中，所述水池包括混凝土基池、铺设在混凝土基池内表面的不锈钢板组，所述不锈钢板组包括多块不锈钢钢板，每相邻的两块不锈钢钢板之间通过焊接相连，不锈钢钢板以及焊缝区共同构成位于混凝土基池内表面的不锈钢覆面，不锈钢覆面与混凝土基池之间形成近似密闭的容纳空间，所述混凝土基池的底部设有连接至所述容纳空间的引出口，所述氦查漏方法包括如下步骤：（1）使用充氦装置与所述引出口相连对所述容纳空间充氦；（2）验证所述容纳空间内的氦气是否充满；（3）对所述钢板表面进行氦查漏；采用以上技术方案后，可以方便的对核电机组服役前的水池不锈钢覆面进行漏点检查。

Description

一种用于核电机组控制区内水池不锈钢覆面的氦查漏方法

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，具体涉及一种用于核电机组控制区内水池不锈钢覆面的氦查漏方法。

背景技术

氦查漏由于灵敏度高、使用方便、对环境无影响等特点，在核电厂、石油化工、火电厂、钢材厂、航空等诸多领域中广泛应用。氦查漏是通过氦质谱仪探测氦离子浓度的方法进行测量的，氦质谱仪通过其主要部件质谱室，在高真空工作环境下使不同质量的氦气变成离子，离子在电磁场中运动发生偏转，从而使不同质量的离子彼此分开，而同质量的离子在电磁场中聚在一起。质谱室中设有一个留有狭缝的挡板，仅使氦离子流通过并被接收，进而可以探测氦浓度的变化。

核电站的大型设备如发电机、蒸汽发生器、冷凝器等都采用氦查漏的方法查找设备漏点。氦查漏分为吸枪法和真空法两种，都是探测氦气浓度超过本底浓度作为漏点依据的原理。

吸枪法是在被检件内部充以一定压力的氦气，然后用吸枪在容器外面进行探索。当容器壁上存在漏孔时，氦气通过漏孔向外逸出。当吸枪正对漏孔位置时，氦气随同周围空气一起被吸枪吸入质谱室而产生漏气指示，从而发现和定位泄漏点。

真空法是将被检件与氦质谱仪连接，通过前置泵将被测件内部抽一定的真空，测量被检件氦本底后，通过喷枪将高纯氦气喷到被检件疑似泄漏点，通过质谱仪示数的变化进行泄漏点定位及泄漏率计算。当氦气喷在泄漏点位置时，氦气随同周围空气一起进入被检件，从而进入质谱室而产生漏气指示。

核电机组控制区内的反应堆水池、乏燃料水池、传输池、装罐池等水池以混凝土为基础并在混凝土表面铺设有不锈钢覆面，从而可以防止有放射性的水渗入到混凝土中。其中，不锈钢覆面由多块不锈钢钢板焊接而成，从而在钢板与钢板之间形成焊缝区。日常运行或换料期间，水池充满水以冷却乏燃料所产生的热量、屏蔽乏燃料组件的放射性。若水池的不锈钢钢板表面或焊缝区出现贯穿性裂纹，水池出现漏水现象，会导致污染外泄、放射性不可控、乏燃料组件冷却不足等安全问题。

由于核电控制区内水池的特殊结构，无法对不锈钢覆面与混凝土之间的空间采用现有常规的方式进行充压或抽真空。充氦太多会导致不锈钢覆面下方空间承压，承压方向与运行期间池内满水相反，容易造成不锈钢覆面鼓包、焊缝破损等破坏；不锈钢覆面与混凝土之间的空间较大，且混凝土局部存在微小缝隙，真空无法保持稳定，达不到质谱仪质谱室的工作条件。因此，氦查漏常用的“吸枪法”和“真空法”均无法在此类结构上实施。

发明内容

本发明提供一种适用于核电机组控制区内水池不锈钢覆面的氦查漏方法，从而克服现有技术中核电机组控制区内不锈钢覆面不能反向承压、不锈钢覆面与混凝土基池之间的空间无法抽真空、氦查漏时需要被检件两侧存在压差的矛盾，实现在核电机组控制区内水池不锈钢覆面的氦查漏，探测不锈钢覆面的缺陷，确保水池无滴漏异常，保证放射性不外泄。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于核电机组控制区内水池不锈钢覆面的氦查漏方法，其中，所述水池包括混凝土基池、铺设在所述混凝土基池内表面的不锈钢板组，所述不锈钢板组包括多块不锈钢钢板，每相邻的两块所述钢板之间通过焊接相连，所述钢板以及所述焊缝区共同构成位于所述混凝土基池内表面的不锈钢覆面，所述不锈钢覆面与所述混凝土基池之间形成近似密闭的容纳空间，所述混凝土基池的底部设有连接至所述容纳空间的引出口，所述氦查漏方法包括如下步骤：

（1）使用充氦装置与所述引出口相连对所述容纳空间内进行定压、定量充氦；

（2）在所述不锈钢覆面与所述混凝土基池连接部位的缝隙处进行氦气浓度检测，直至氦气充满整个所述容纳空间；

（3）将设有开口的真空罩使其开口面贴合于所述钢板表面，利用与所述真空罩通过管道相连的真空泵持续对所述真空罩内部抽气，同时进行压力控制，使得真空罩内保持恒定气压值，使用连接于所述真空罩与所述真空泵之间支路上的质谱仪进行氦查漏。

进一步的，所述氦查漏方法还包括以下步骤：（4）将设有开口的锥形罩使其开口面贴合于所述焊缝区表面，利用抽气装置抽取所述锥形罩内部的气体并传送至所述质谱仪进行氦查漏。

进一步的，所述步骤（3）中，使用所述真空泵对所述真空罩抽气使其内部压力值为0.2-0.8个大气压值，通过控制管道上阀门组件的开闭或所述阀门组件的开度使大气进入管道，保持所述真空泵始终抽气且所述真空罩内部的气压值恒定。

进一步的，所述步骤（3）中，所述真空罩内的气压值达到恒定之后，控制所述质谱仪与所述真空罩连通，所述支路上的气体依次经过过滤装置过滤以及减压装置减压后进入所述质谱仪。

进一步的，通过移动所述真空罩依次对所述钢板表面进行氦查漏，当需要将所述真空罩移动至下一位置时，首先控制所述质谱仪与所述真空罩处于非连通状态，通过调节管道上的阀门组件使所述真空罩内的气压增大至大气压值。

进一步的，所述步骤（3）中的所述真空罩通过管道依次与第一阀门以及所述真空泵相连，所述第一阀门与所述真空罩之间设有与大气相连的第一支路，所述第一支路上设有第二阀门，所述第一阀门与所述真空泵之间设有第二支路，所述第二支路依次通过管道与第三阀门、减压装置以及所述质谱仪相连，所述真空罩上设有用以显示所述真空罩内部气压的第一压力表，所述真空罩与所述真空泵之间、以及所述减压装置与所述真空罩之间均设有过滤装置，对所述钢板表面进行氦查漏时，首先将所述真空罩的开口面贴合于所述钢板表面，关闭所述第二阀门和所述第三阀门，打开所述第一阀门，使用所述真空泵对所述真空罩抽气，当抽到设定值时，打开所述第二阀门并使其位于合适的开度，保持所述真空泵抽气使所述真空罩内的气压维持在一定的气压值不变，打开所述第三阀门，通过所述质谱仪进行氦查漏，通过移动所述真空罩依次对所述钢板表面进行氦查漏，当需要将所述真空罩移动至下一位置时，首先关闭所述第三阀门，再调整所述第二阀门，使所述真空罩内的气压增大至大气压值。

进一步的，所述步骤（4）中，所述锥形罩的尾部依次通过吸管和前置泵与所述质谱仪相连，所述前置泵将所述锥形罩内的气体抽取至所述质谱仪进行检测，移动所述锥形罩依次对所述焊缝区进行氦查漏。

进一步的，所述步骤（1）中，首先将氦气充入缓冲罐，再将所述缓冲罐中的氦气充入所述容纳空间，循环操作直至氦气充满整个所述容纳空间。

进一步的，所述步骤（1）中的所述充氦装置包括通过管道依次连接的氦气瓶、减压阀、第四阀门、缓冲罐和第五阀门，所述第五阀门与所述容纳空间的所述引出口相连，所述缓冲罐连接有第二压力表，所述充氦装置在对所述容纳空间充氦前首先关闭所述第四阀门和所述第五阀门，将所述减压阀出口压力调至设定值，然后打开所述第四阀门，待所述缓冲罐压力稳定后关闭所述第四阀门，并打开所述第五阀门将氦气充至所述容纳空间，之后关闭所述第五阀门，再打开所述第四阀门使氦气重新充入所述缓冲罐，重复上述操作直至所述容纳空间中的氦气浓度达到要求。

进一步的，氦查漏过程中所述容纳空间内的氦浓度至少保持50%以上，所述步骤（3）和所述步骤（4）中氦查漏之前分别在所述真空罩和所述锥形罩处投放微量氦气以测试系统响应时间。

采用以上技术方案后，可以有效克服现有技术中不锈钢覆面不能反向承压、容纳空间无法抽真空、氦查漏需被检件两侧存在压差等矛盾，从而方便的对核电机组服役前的不锈钢钢板表面和焊缝区进行检查，寻找核电控制区内水池不锈钢钢板表面及焊缝区漏点，从而提前介入，消除水池不锈钢覆面泄漏隐患，防止放射性外泄。

附图说明

附图1本发明中水池不锈钢覆面的结构示意图；

附图2为本发明中引漏槽的结构示意图；

附图3为本发明中充氦装置的结构示意图；

附图4为本发明中真空罩查漏装置的结构示意图；

附图5为本发明中锥形罩查漏装置的结构示意图。

其中，1、不锈钢覆面；101、钢板；102、焊缝区；2、混凝土基池；3、容纳空间；4、槽钢；5、引漏槽；6、氦气瓶；7、减压阀；8、第四阀门；9、缓冲罐；10、第五阀门；11、第二压力表；12、真空罩；13、第一阀门；14、真空泵；15、第一支路；16、第二阀门；17、第二支路；18、第三阀门；19、减压装置；20、质谱仪；21、第一压力表；22、粗滤装置；23、纸质细滤装置；24、金属滤芯细滤装置 ；25、负压工作区；26、锥形罩；27、吸管；28、前置泵。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，一种用于核电机组控制区内的水池，所述水池包括混凝土基池2以及铺设在混凝土基池2内表面的不锈钢板组，所述不锈钢板组包括多块不锈钢钢板101，每相邻的不锈钢钢板101之间通过焊接相连，不锈钢钢板101以及焊缝区102共同构成位于混凝土基池2内表面的不锈钢覆面1，不锈钢覆面1与混凝土基池2之间形成近似密闭的容纳空间3，混凝土基池2的底部设有连接至容纳空间3的引出口，在焊缝区102下方设有起支撑和固定作用的槽钢4，在槽钢4的两侧分别设有引漏槽5，每个水池壁的引漏槽5相互连通。根据水池壁面的大小，水池池壁单独设置引漏槽5或几个面汇总到一根引漏槽5，将引漏槽5引至设于容纳空间3底部的引出口，将漏水引至设于引出口下方的漏盘，机组日常运行期间，通过观察引漏管是否滴水来判断水池是否存在缺陷。

所述氦查漏方法主要包括对不锈钢钢板101表面和焊缝区102的氦查漏。氦查漏过程中主要涉及对容纳空间3进行充氦的充氦装置、用以对不锈钢钢板101表面进行氦查漏的真空罩查漏装置、以及用以对焊缝区102进行氦查漏的锥形罩查漏装置。

如图3所示，充氦装置包括通过管道依次连接的氦气瓶6、减压阀7、第四阀门8、缓冲罐9和第五阀门10，第五阀门10与容纳空间3的引出口相连，缓冲罐9上连接有第二压力表11。通过增加缓冲罐9，不仅可以实现向容纳空间3中定压、定量充氦，而且可以随时监测容纳空间3内的压力，避免不锈钢覆面1下方的容纳空间3内超压。

如图4所示，真空罩查漏装置包括真空罩12，真空罩12具有能平贴于钢板101表面的开口面，开口面的相对面设有用以与管道相连的连接口，真空罩12通过管道依次与第一阀门13以及真空泵14相连，第一阀门13与真空罩12之间设有与大气相连的第一支路15，第一支路15上设有第二阀门16，通过打开第二阀门16，可使大气进入管道，第一阀门13与真空泵14之间设有第二支路17，第二支路17上依次设有通过管道相连的第三阀门18、减压装置19以及质谱仪20。

为便于测定真空罩12内部压力，真空罩12上设有用以显示真空罩12内部气压的第一压力表21。真空罩12与第二支路17之间依次连接有粗滤装置22和纸质细滤装置23，第三阀门18和减压装置19之间设有金属滤芯细滤装置24，通过设置上述多个过滤装置，可以防止碎屑进入质谱仪20或真空罩12。

真空泵14、以及与真空泵14相连的排气管道设于负压工作区25，从而可将真空泵14抽取的气体排入该负压工作区25，防止对工作区域造成污染。

如图5所示，锥形罩查漏装置包括锥形罩26，锥形罩26具有能与焊缝区102相平贴的开口面，锥形罩26的尾部设有连接口，连接口依次通过吸管27和前置泵28与质谱仪20相连，前置泵28将锥形罩26内的气体抽取至质谱仪20进行检测。锥形罩26的内部与外部具有微小压差，从而可以聚拢氦气提高灵敏度。

由于不锈钢覆面1是由多块不锈钢钢板101焊接而成的一个整体，无开口，而不锈钢覆面1与混凝土基池2之间无法完全密封，并且由于氦气本身扩散能力较强，使得氦气可以在不锈钢覆面1与混凝土基池2之间的微小缝隙中扩散出来。使用充氦装置对不锈钢覆面1下方容纳空间3充氦后，可在不锈钢覆面1与混凝土基池2接触的微小缝隙处，进行氦气浓度检测。若质谱仪20示数有数据级变化，证明不锈钢覆面1下方空间已充满氦气；若质谱仪20示数无增长或缓慢增长，则证明充氦数量不足，需调整充氦数量再次进行验证，直到有数量级变化。

不锈钢钢板101表面氦查漏主要步骤：

（1）查阅水池不锈钢覆面1及引漏槽5布置，估算容纳空间3体积及充氦数量，确保氦查漏过程中容纳空间3内氦浓度能达到50%。

（2）如图3所示，根据估算的充氦数量，使用充氦装置对引漏槽5空间进行定压、定量充氦：首先关闭第四阀门8和第五阀门10，将减压阀7出口压力调至设定值，然后打开第四阀门8，待缓冲罐9压力稳定后关闭第四阀门8，并打开第五阀门10将氦气充至容纳空间3，之后关闭第五阀门10，再打开第四阀门8使氦气重新充入缓冲罐9，重复上述操作直至所述容纳空间3中的氦气浓度达到要求。

（3）在不锈钢覆面1顶部与混凝土基池2接合面处探测是否有氦气溢出，观察质谱仪20示数变化，确保氦气充满整个容纳空间3。

（4）如图4所示，采用真空罩查漏装置对不锈钢表面进行氦查漏：将真空罩12的开口面贴合于钢板101表面，关闭第二阀门16和第三阀门18，打开第一阀门13，使用真空泵14对真空罩12抽气，当抽到设定值时，打开第二阀门16并使其位于合适的开度，保持真空泵14抽气使真空罩12内的气压维持在一定的气压值不变，打开第三阀门18。

（5）在真空罩12处投放微量氦气，测试系统响应时间。

（6）通过质谱仪20示数变化判断钢板101表面缺陷，移动真空罩12依次对钢板101表面进行氦查漏，当需要将真空罩12移动至下一位置时，首先关闭第三阀门18，再调大第二阀门16的开度，使真空罩12内的气压增大至大气压，从而使真空罩12的开口面与钢板101表面脱离。

焊缝区102氦查漏主要步骤：

（1）查阅水池不锈钢覆面1及引漏槽5布置，估算容纳空间3体积及充氦数量，确保氦查漏过程中容纳空间3内氦浓度能达到50%。

（2）如图3所示，根据估算的充氦数量，使用充氦装置对引漏槽5空间进行定压、定量充氦：首先关闭第四阀门8和第五阀门10，将减压阀7出口压力调至设定值，然后打开第四阀门8，待缓冲罐9压力稳定后关闭第四阀门8，并打开第五阀门10将氦气充至容纳空间3，之后关闭第五阀门10，再打开第四阀门8使氦气重新充入缓冲罐9，重复上述操作直至所述容纳空间3中的氦气浓度达到要求。

（3）在不锈钢覆面1顶部与混凝土基池2接合面处探测是否有氦气溢出，观察质谱仪20示数变化，确保氦气充满整个容纳空间3。

（4）如图5所示，采用锥形罩查漏装置对焊缝区102进行氦查漏：将锥形罩26的开口面贴合于焊缝区102表面，锥形罩26的中心正对焊缝区102，前置泵28将锥形罩26内的气体抽取至质谱仪20。

（5）在锥形罩26处投放微量氦气，测试系统响应时间。

（6）通过质谱仪20示数变化判断钢板101表面缺陷，滑动锥形罩26依次对焊缝区102表面进行氦查漏。

本发明的氦查漏方法，通过使用真空罩查漏装置和锥形罩查漏装置分别对不锈钢钢板101表面和焊缝区102进行氦查漏，操作方便，效率高。由于真空罩12的体积较大，因而在氦查漏过程中利用真空泵14和阀门组件配合使真空罩12内始终保持恒定压力，确保质谱仪20示数稳定；氦查漏过程中，真空罩12内部的压力小于大气压力，真空罩12在大气压力作用下其开口面能紧密贴合于钢板101表面；另外，由于质谱仪20的检测压力很低，因而在质谱仪20之前设置减压装置19能使进入质谱仪20的气体压力符合质谱仪20的检测要求。而锥形罩26体积小，并且吸管27的直径非常小，因而进入质谱仪20的气体压力很小，故无需再另外配设减压装置19；在前置泵28的作用下，锥形罩26的内部与外部具有微小压差，从而可以聚拢氦气提高灵敏度。

采用以上技术方案后，可以方便的对核电机组服役前的水池不锈钢钢板101和焊缝区102进行检查，寻找核电控制区内水池不锈钢覆面1漏点，从而提前介入，消除水池不锈钢覆面1泄漏隐患，防止放射性外泄。

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。凡根据本发明精神实质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 (9)

1.一种用于核电机组控制区内水池不锈钢覆面的氦查漏方法，其中，所述水池包括混凝土基池、铺设在所述混凝土基池内表面的不锈钢板组，所述不锈钢板组包括多块不锈钢钢板，每相邻的两块所述钢板之间通过焊接相连，所述钢板以及焊缝区共同构成位于所述混凝土基池内表面的不锈钢覆面，所述不锈钢覆面与所述混凝土基池之间形成近似密闭的容纳空间，其特征在于：所述混凝土基池的底部设有连接至所述容纳空间的引出口，所述氦查漏方法包括如下步骤：

（1）使用充氦装置与所述引出口相连对所述容纳空间内进行定压、定量充氦；

（2）在所述不锈钢覆面与所述混凝土基池连接部位的缝隙处进行氦气浓度检测，直至氦气充满整个所述容纳空间；

（3）将设有开口的真空罩使其开口面贴合于所述钢板表面，利用与所述真空罩通过管道相连的真空泵持续对所述真空罩内部抽气，同时进行压力控制，使得真空罩内保持恒定气压值，具体为：使用所述真空泵对所述真空罩抽气使其内部压力值为0.2-0.8个大气压值，通过控制管道上阀门组件的开闭或所述阀门组件的开度使大气进入管道，保持所述真空泵始终抽气且所述真空罩内部的气压值恒定；使用连接于所述真空罩与所述真空泵之间支路上的质谱仪进行氦查漏。

2.根据权利要求1所述的一种用于核电机组控制区内水池不锈钢覆面的氦查漏方法，其特征在于，所述氦查漏方法还包括以下步骤：（4）将设有开口的锥形罩使其开口面贴合于所述焊缝区表面，利用抽气装置抽取所述锥形罩内部的气体并传送至所述质谱仪进行氦查漏。

3.根据权利要求1所述的一种用于核电机组控制区内水池不锈钢覆面的氦查漏方法，其特征在于：所述步骤（3）中，所述真空罩内的气压值达到恒定之后，控制所述质谱仪与所述真空罩连通，所述支路上的气体依次经过过滤装置过滤以及减压装置减压后进入所述质谱仪。

4.根据权利要求3所述的一种用于核电机组控制区内水池不锈钢覆面的氦查漏方法，其特征在于：通过移动所述真空罩依次对所述钢板表面进行氦查漏，当需要将所述真空罩移动至下一位置时，首先控制所述质谱仪与所述真空罩处于非连通状态，通过调节管道上的阀门组件使所述真空罩内的气压增大至大气压值。

5.根据权利要求1或4所述的一种用于核电机组控制区内水池不锈钢覆面的氦查漏方法，其特征在于：所述步骤（3）中的所述真空罩通过管道依次与第一阀门以及所述真空泵相连，所述第一阀门与所述真空罩之间设有与大气相连的第一支路，所述第一支路上设有第二阀门，所述第一阀门与所述真空泵之间设有第二支路，所述第二支路依次通过管道与第三阀门、减压装置以及所述质谱仪相连，所述真空罩上设有用以显示所述真空罩内部气压的第一压力表，所述真空罩与所述真空泵之间、以及所述减压装置与所述真空罩之间均设有过滤装置，对所述钢板表面进行氦查漏时，首先将所述真空罩的开口面贴合于所述钢板表面，关闭所述第二阀门和所述第三阀门，打开所述第一阀门，使用所述真空泵对所述真空罩抽气，当抽到设定值时，打开所述第二阀门并使其位于合适的开度，保持所述真空泵抽气使所述真空罩内的气压维持在一定的气压值不变，打开所述第三阀门，通过所述质谱仪进行氦查漏，通过移动所述真空罩依次对所述钢板表面进行氦查漏，当需要将所述真空罩移动至下一位置时，首先关闭所述第三阀门，再调整所述第二阀门，使所述真空罩内的气压增大至大气压值。

6.根据权利要求2所述的一种用于核电机组控制区内水池不锈钢覆面的氦查漏方法，其特征在于：所述步骤（4）中，所述锥形罩的尾部依次通过吸管和前置泵与所述质谱仪相连，所述前置泵将所述锥形罩内的气体抽取至所述质谱仪进行检测，移动所述锥形罩依次对所述焊缝区进行氦查漏。

7.根据权利要求1所述的一种用于核电机组控制区内水池不锈钢覆面的氦查漏方法，其特征在于：所述步骤（1）中，首先将氦气充入缓冲罐，再将所述缓冲罐中的氦气充入所述容纳空间，循环操作直至氦气充满整个所述容纳空间。

8.根据权利要求1或7所述的一种用于核电机组控制区内水池不锈钢覆面的氦查漏方法，其特征在于：所述步骤（1）中的所述充氦装置包括通过管道依次连接的氦气瓶、减压阀、第四阀门、缓冲罐和第五阀门，所述第五阀门与所述容纳空间的所述引出口相连，所述缓冲罐连接有第二压力表，所述充氦装置在对所述容纳空间充氦前首先关闭所述第四阀门和所述第五阀门，将所述减压阀出口压力调至设定值，然后打开所述第四阀门，待所述缓冲罐压力稳定后关闭所述第四阀门，并打开所述第五阀门将氦气充至所述容纳空间，之后关闭所述第五阀门，再打开所述第四阀门使氦气重新充入所述缓冲罐，重复上述操作直至所述容纳空间中的氦气浓度达到要求。

9.根据权利要求2所述的一种用于核电机组控制区内水池不锈钢覆面的氦查漏方法，其特征在于：氦查漏过程中所述容纳空间内的氦浓度至少保持50%以上，所述步骤（3）和所述步骤（4）中氦查漏之前分别在所述真空罩和所述锥形罩处投放微量氦气以测试系统响应时间。