本發(fā)明屬于高溫高壓水環(huán)境下管道損傷檢測領(lǐng)域，具體涉及一種利用硼泄漏檢測高溫高壓水管道微裂紋的方法。
背景技術(shù)：
核電是國民經(jīng)濟(jì)和社會持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略能源之一，隨著核電的蓬勃發(fā)展，其安全性已成為國家和民眾關(guān)注的焦點。
作為核島的重要組成部分，蒸汽發(fā)生器是能量交換、連接核電一回路和二回路管道的關(guān)鍵部件。由于蒸汽發(fā)生器管道內(nèi)外系統(tǒng)分別連接核電一、二回路，同時承受高溫高壓水環(huán)境下的腐蝕、應(yīng)力腐蝕等，蒸汽發(fā)生器管道在長時間服役過程中容易造成腐蝕坑、管壁減薄，嚴(yán)重時甚至出現(xiàn)微裂紋、管道破裂導(dǎo)致一回路介質(zhì)泄露等，對核電安全危害極大。因此，對蒸汽發(fā)生器管道進(jìn)行高溫高壓水環(huán)境下管道損傷檢測，成為提高核電站運行安全、維護(hù)核電站可持續(xù)性運行的重要途徑。
在實驗室條件下為了研究蒸汽發(fā)生器以及核島重要部件的腐蝕性能和服役行為，通常通過搭建高溫高壓水汽管道回路，模擬實際核電站的回路環(huán)境。內(nèi)外壁均接觸有高溫高壓水蒸汽的被測管道在實驗過程中接觸高溫高壓水環(huán)境，該管道由于長期受內(nèi)外兩方向的腐蝕作用會產(chǎn)生微裂紋，為了研究微裂紋產(chǎn)生相關(guān)情況，評估管道相關(guān)的腐蝕性能，需要根據(jù)裂紋的產(chǎn)生觸發(fā)設(shè)備自動停機(jī)等后續(xù)實驗設(shè)備的動作，因而必須對通有高溫高壓水的水汽管道微裂紋產(chǎn)生進(jìn)行實時監(jiān)檢測。
另外，由于實際蒸汽發(fā)生器管道在工作時其內(nèi)外壁均處于高溫高壓水環(huán)境中，目前，在核電站運行狀態(tài)下無法通過普通的無損檢測方法對其進(jìn)行損傷檢查，同時由于電站運行條件的限制，也不可能通過停機(jī)離線的方式對其管道進(jìn)行裂紋檢測。受管道裂紋發(fā)生位置的不可預(yù)見性影響，目前還沒有一種有效可行的方法能實時地對蒸汽發(fā)生器管道微裂紋進(jìn)行監(jiān)檢測。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述問題，本發(fā)明提出一種利用硼泄漏檢測高溫高壓水管道微裂紋的方法，所述方法通過構(gòu)建高溫高壓管內(nèi)回路系統(tǒng)，為了模擬真實回路環(huán)境，向搭建的管內(nèi)回路系統(tǒng)中添加硼酸溶液，利用硼探測器對管外的水汽環(huán)境進(jìn)行檢測，從而達(dá)到被測高溫高壓水管道微裂紋檢測的目的，本發(fā)明所提供的方法工藝簡便，適合工程應(yīng)用。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種利用硼泄漏檢測高溫高壓水管道微裂紋的方法，所述方法用于高溫高壓水環(huán)境下管道的損傷檢測，所述方法首先利用被測管道搭建高溫高壓管內(nèi)回路系統(tǒng)，在所述高溫高壓管內(nèi)回路系統(tǒng)中加入硼酸溶液；然后將所述被測管道置于裝有純水的高溫高壓釜中，控制所述被測管道的管內(nèi)壓力大于所述高溫高壓釜內(nèi)的壓力，在高溫高壓釜中設(shè)置硼探測器，根據(jù)硼探測器的結(jié)果判斷所述被測管道是否出現(xiàn)微裂紋。
進(jìn)一步地，硼探測器由硼傳感器、放大器和顯示器組成，硼傳感器經(jīng)過放大器與顯示器連接，硼傳感器的探測的信號經(jīng)過放大器放大后在硼顯示器上顯示出來。
進(jìn)一步地，在所述高溫高壓管內(nèi)回路系統(tǒng)中，加入硼酸溶液，以使高溫高壓管內(nèi)回路系統(tǒng)中硼酸溶液的質(zhì)量濃度為0.0001-0.1%。
進(jìn)一步地，控制所述被測管道和所述高溫高壓釜中液體的溫度為100~600℃。
進(jìn)一步地，控制所述被測管道和所述高溫高壓釜中液體的壓力均為5~30MPa，并控制被測管道的管內(nèi)壓力大于所述高溫高壓釜內(nèi)的壓力。
所述高溫高壓管內(nèi)回路系統(tǒng)包括循環(huán)水箱、過濾器、高壓泵、預(yù)熱器、被測管道、冷凝器、流量計、過壓保護(hù)閥門和手動閥門；
在所述高溫高壓管內(nèi)回路系統(tǒng)中，按照溶液流動方向，依次設(shè)置循環(huán)水箱、過濾器、高壓泵、預(yù)熱器、被測管道、冷凝器、過壓保護(hù)閥門和流量計，并在所述循環(huán)水箱和過濾器之間設(shè)置以及流量計和循環(huán)水箱之間分別設(shè)置手動閥門。其中：循環(huán)水箱是氣液混合的場合，同時為高溫高壓回路提供循環(huán)介質(zhì)；過濾器的作用主要是過濾循環(huán)水箱出來的介質(zhì)，消除循環(huán)水中的固體顆粒；高壓泵用于將輸入被測管道中的液體升壓至5~30MPa；預(yù)熱器用于將輸入被測管道中的液體升溫至100~600℃；冷凝器用于冷卻經(jīng)高溫高壓釜流回的循環(huán)水；過壓保護(hù)閥門用于限制回路中的壓力低于安全壓力，當(dāng)高溫高壓管內(nèi)回路中壓力過高時會自動打開并釋放壓力；流量計用于計量回路中循環(huán)水體積；所述高溫高壓管內(nèi)回路中所有手動閥門用于在回路中不同位置打開和調(diào)節(jié)循環(huán)回路介質(zhì)流動。
在所述循環(huán)水箱的上部設(shè)置兩個溶液入口，分別用于向循環(huán)水箱中輸入純水和硼酸溶液，控制循環(huán)水箱中的硼酸的濃度；
所述循環(huán)水箱上還設(shè)置三個氣體入口分別與N2氣罐、H2氣罐、O2氣罐連接，控制循環(huán)水箱介質(zhì)中的不同氣體溶解量；并且所述循環(huán)水箱的上部與一放氣裝置連接，用于放空未溶解的氣體。
進(jìn)一步地，在高溫高壓釜中設(shè)置的硼探測器與放大器連接，并所述放大器與一硼顯示器連接。
進(jìn)一步地，所述方法具體為：
（1）利用被測管道搭建高溫高壓管內(nèi)回路系統(tǒng)，然后將所述被測管道置于裝有純水的高溫高壓釜中；
（2）在所述高溫高壓管內(nèi)回路系統(tǒng)中注入純水和微量硼酸溶液，在所述高溫高壓管內(nèi)回路系統(tǒng)中，所述硼酸溶液的質(zhì)量濃度為0.0001-0.1%；
（3）將待測管道和高溫高壓釜內(nèi)的液體溫度升高至100~600℃，并將待測管道和高溫高壓釜內(nèi)的液體壓力增加到5~30MPa，控制待測管道內(nèi)液體壓力大于和高溫高壓釜內(nèi)的液體壓力；
（4）利用設(shè)置在高溫高壓釜中的硼探測器對硼元素進(jìn)行探測，根據(jù)硼探測器的探測結(jié)果判斷所述被測管道是否出現(xiàn)微裂紋。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果：
（1）本發(fā)明所述方法中應(yīng)用的高溫高壓管內(nèi)回路系統(tǒng)，能夠為待測管道提供高溫高壓的環(huán)境，因此，本發(fā)明所述方法能夠模擬高溫高壓水汽環(huán)境，以測試管道在高溫高壓水汽環(huán)境下的產(chǎn)生微裂紋的情況；能夠用于在實驗室條件下高溫高壓水環(huán)境下管道微裂紋檢測，還能夠用于實際電站管道的微裂紋探測，適用于工程應(yīng)用。
（2）本發(fā)明所述方法在保持高溫高壓管內(nèi)回路系統(tǒng)的管內(nèi)回路循環(huán)和高溫高壓釜運行的條件下進(jìn)行檢測，被測管道上任意位置出現(xiàn)微裂紋均可被探測到，檢測方法簡便可靠，
（3）本發(fā)明方法還能夠應(yīng)用于核電一回路蒸汽發(fā)生器管道裂紋損傷檢測；當(dāng)使用本發(fā)明所述方法檢測處于工作狀態(tài)的高溫高壓環(huán)境的蒸汽發(fā)生器管道時，不需要將被測管道從高溫高壓水環(huán)境中取出而利用其它無損檢測的手段對其進(jìn)行離線檢查，也無需要切斷被測管道連接的管內(nèi)回路，能直接對處于高溫高于環(huán)境下的管道進(jìn)行檢測。
附圖說明
圖1是本發(fā)明利用硼泄漏檢測高溫高壓水管道微裂紋的方法的示意圖；
附圖標(biāo)記：1.循環(huán)水箱；2.過濾器；3.高壓泵； 4.預(yù)熱器；5.被測管道；6.高溫高壓釜；7.硼傳感器；8.放大器；9.硼顯示器；10.冷凝器；11.過壓保護(hù)閥門；12.流量計；13.放氣裝置；14.N2氣罐；15.H2氣罐；16.O2氣罐；17第一手動閥門；18.第二手動閥門；19.第三手動閥門；20.第四手動閥門；21.第五手動閥門。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對本發(fā)明有更好的了解，在下文對本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。
實施例1
一種利用硼泄漏檢測高溫高壓水管道微裂紋的方法，利用本方法所要檢測的被測管道為應(yīng)用于核電站的安裝前的蒸汽發(fā)生器管道，或者需要在高溫高壓環(huán)境下進(jìn)行檢測的其他管道，所述方法具體為：
（1）利用被測管道搭建高溫高壓管內(nèi)回路系統(tǒng)，然后將所述被測管道置于裝有300L純水的高溫高壓釜中；
如圖1所示，所述高溫高壓管內(nèi)回路系統(tǒng)包括循環(huán)水箱1、過濾器2、高壓泵3、預(yù)熱器4、被測管道5、冷凝器10、流量計12、過壓保護(hù)閥門11、第一手動閥門17、第二手動閥門18、第三手動閥門19、第四手動閥門20和第五手動閥門21。
在所述高溫高壓管內(nèi)回路系統(tǒng)中，按照溶液流動方向，依次設(shè)置循環(huán)水箱1、過濾器2、高壓泵3、預(yù)熱器4、被測管道5、冷凝器10、過壓保護(hù)閥門11和流量計12，并在所述循環(huán)水箱1和過濾器2之間設(shè)置第四手動閥門20，以及流量計12和循環(huán)水箱1之間設(shè)置第五手動閥門21。其中：循環(huán)水箱1是氣液混合的場合，同時為高溫高壓回路提供循環(huán)介質(zhì)；過濾器2的作用主要是過濾循環(huán)水箱1出來的介質(zhì)，消除循環(huán)水中的固體顆粒；高壓泵3用于將輸入被測管道5中的液體升壓至5~30MPa；預(yù)熱器4用于將輸入被測管道5中的液體升溫至100~600℃；冷凝器10用于冷卻經(jīng)高溫高壓釜6流回的循環(huán)水；過壓保護(hù)閥門11用于限制高溫高壓管內(nèi)回路中的壓力低于安全壓力，當(dāng)高溫高壓管內(nèi)回路中壓力過高時會自動打開并釋放壓力；流量計12用于計量高溫高壓管內(nèi)回路中循環(huán)水體積；所述高溫高壓管內(nèi)回路中還包括用于控制純水流入循環(huán)水箱1的流量的第一手動閥門17、用于控制硼酸溶液流入循環(huán)水箱1流量的第二手動閥門18、以及位于所述循環(huán)水箱1底部的第三手動閥門19。
用于在回路中不同位置打開和調(diào)節(jié)循環(huán)回路介質(zhì)流動；
（2）在所述高溫高壓管內(nèi)回路系統(tǒng)中注入300L純水和微量硼酸溶液，在所述高溫高壓管內(nèi)回路系統(tǒng)中，所述硼酸溶液的質(zhì)量濃度為0.005%；
（3）將待測管道的液體溫度升高至350℃，將高溫高壓釜內(nèi)的液體溫度升高至至350℃；并將待測管道的液體壓力增加到20MPa,將高溫高壓釜內(nèi)的液體壓力增加到15MPa；并保持待測管道的液體壓力比高溫高壓釜內(nèi)純水壓力大5MPa；
（4）利用設(shè)置在高溫高壓釜中的硼探測器對硼元素進(jìn)行探測，若能檢測到硼元素且其在高溫高壓釜中的含量逐漸增加，說明被測量管道有微裂紋；若檢測不到硼元素，則說明被測量管道無微裂紋。
實施例2
一種利用硼泄漏檢測高溫高壓水管道微裂紋的方法，利用本方法所要檢測的被測管道為應(yīng)用于核電站的安裝前的蒸汽發(fā)生器管道，或者需要在高溫高壓環(huán)境下進(jìn)行檢測的其他管道。
搭建高溫高壓管內(nèi)回路系統(tǒng)，將被測管道置于裝有500L純水的高溫高壓釜內(nèi)，并在管外回路中安裝硼元素探測器，向管內(nèi)回路內(nèi)注入500L的水，同時將硼酸加入到管內(nèi)回路中，使管內(nèi)回路中硼酸溶液的質(zhì)量濃度達(dá)到0.1%，而后分別對管內(nèi)回路加溫加壓至350℃/25MPa，對管外回路加溫加壓至350℃/22MPa，并保持管內(nèi)壓力比高溫高壓釜內(nèi)純水壓力大3MPa。用硼元素探測器在高溫高壓釜中探測硼元素的含量，若能檢測到硼元素且其在高溫高壓釜中的含量逐漸增加說明被測量管道有微裂紋。
實施例3
在實際核電站二回路（相當(dāng)與實施例1中的高溫高壓釜）中安裝硼元素探測器，測量并確認(rèn)核電站一回路（相當(dāng)與實施例1中的高溫高壓管內(nèi)回路系統(tǒng)）中硼酸溶液的質(zhì)量濃度為0.06%，而后分別保持核電站一回路與二回路中水蒸汽的溫度與壓力分別為310℃/20MPa與310℃/15MPa，并保持一回路壓力比二回路壓力大5MPa。鑒于核電一回路中需要通過加入硼酸以調(diào)節(jié)反應(yīng)性，同時在二回路介質(zhì)中沒有此種物質(zhì)；用硼元素探測器在高溫高壓環(huán)境中探測二回路中硼元素的含量，若能檢測到硼元素且其在二回路中的含量逐漸增加說明被測量管道有微裂紋。