壓水堆核電廠蒸汽發(fā)生器傳熱管的降質(zhì)問題

壓水堆核電廠蒸汽發(fā)生器傳熱管的降質(zhì)問題張加軍;鄭麗馨瀏英偉;楊森垓;吳彥農(nóng)湖江【摘要】Degradationoftubeofsteamgeneratorwillaffecttheintegrityofprimaryloop,afteranalysisthedegradationmodeloftube,andintroductionofnondestructivetestingtechnologyapplicationforin-servicetubeandsteamgeneratortubelifeestimates,takethecorrespondingprotectivemeasuresperthecauseofdegradationofthetube,toensuresafeoperationofthetubeofthesteam.%核電廠蒸汽發(fā)生器傳熱管的降質(zhì)將影響到核電廠一回路邊界的完整性。通過對(duì)蒸汽發(fā)生器傳熱管的降質(zhì)模式進(jìn)行分析，并對(duì)在役傳熱管無損檢測技術(shù)應(yīng)用以及壽命預(yù)測的介紹，從而針對(duì)產(chǎn)生的傳熱管降質(zhì)的原因，采取相應(yīng)的防護(hù)措施，確保蒸汽發(fā)生器傳熱管的安全運(yùn)行。【期刊名稱】《壓力容器》【年(卷)，期】2013(000)012【總頁數(shù)】7頁(P57-63)【關(guān)鍵詞】核電廠;蒸汽發(fā)生器;傳熱管;降質(zhì)模式【作者】張加軍;鄭麗馨瀏英偉;楊森垓;吳彥農(nóng)湖江【作者單位】環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心，北京100082;環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心，北京100082;環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心，北京100082;環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心，北京100082;環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心，北京100082;環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心，北京100082【正文語種】中文【中圖分類】TH49;TQ053.5;TB3041核電廠蒸汽發(fā)生器傳熱管介紹核電廠蒸汽發(fā)生器是核電廠一、二回路的樞紐，主要用來將一回路冷卻劑中的熱量傳遞給二回路給水，使之產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，蒸汽發(fā)生器的傳熱管是一、二回路介質(zhì)的交界面，交界面的破損將會(huì)造成放射性物質(zhì)泄漏，對(duì)核電廠的安全構(gòu)成威脅。最初大多數(shù)壓水堆中使用的傳熱管采用鎳基合金Inconel600;德國西門子公司設(shè)計(jì)的蒸汽發(fā)生器傳熱管采用的是Inconel800M合金;西屋、法馬通、西門子、巴威以及三菱重工等公司，采用耐高溫性能較好的合金制造、可更換的蒸汽發(fā)生器傳熱管，這類材料在后來的壓水堆蒸汽發(fā)生器傳熱管使用較為普遍。試驗(yàn)研究和實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)均表明，Inconel690抗應(yīng)力腐蝕開裂的性能明顯比Inconel600要好。幾種壓水堆蒸汽發(fā)生器傳熱管所用材料的化學(xué)成分見表1[1]。表1典型傳熱管材料的化學(xué)成分％合金NiCrFeCMnSiCuAlCoTiSInconel600>7214-176-10<0.15<1.0<0.5<0.5<0.015Inconel690>5828-317-110.015-0.025<0.5<0.5—<0.5<0.02<0.5<0.01Inconel800M32-3520-23>39.5<0.030.4-1.00.3-0.7<0.750.15-0.45<0.1<0.6—2傳熱管降質(zhì)模式目前，已知的壓水堆核電廠蒸汽發(fā)生器傳熱管的降質(zhì)類型主要有:一回路應(yīng)力腐蝕開裂(PWSCC);二回路應(yīng)力腐蝕開裂(二回路應(yīng)力腐蝕開裂)、微振磨損、凹痕、高周疲勞和耗蝕等，這些傳熱管降質(zhì)類型的位置分布見圖1[2]。圖1壓水堆核電廠蒸汽發(fā)生器傳熱管降質(zhì)位置示意2.1一回路應(yīng)力腐蝕開裂早在1959年，法國原子能委員會(huì)Sacaly研究中心的專家CORIOUH在實(shí)驗(yàn)室中首次發(fā)現(xiàn)了Inconel600合金的一回路應(yīng)力腐蝕開裂現(xiàn)象［2］。研究發(fā)現(xiàn)，奧氏體合金的腐蝕行為主要取決于鎳和鉻的成分，奧氏體不銹鋼在含有15%以下的鎳時(shí)，在與含有1g/L氯的水接觸，就容易受到應(yīng)力腐蝕開裂的影響。在高溫、低氧和5.5m/s流速含硼水條件下，奧氏體合金材料中的鉻含量會(huì)因受腐蝕而減少，使材料耐腐蝕的能力受到影響，一回路應(yīng)力腐蝕開裂發(fā)生在循環(huán)式蒸汽發(fā)生器傳熱管內(nèi)部有較大殘余應(yīng)力處，這些位置主要是在管束的脹接過渡段(傳熱管的脹接工藝要求技術(shù)水平較高［3］)、內(nèi)排的U形區(qū)、傳熱管支撐板、管板的凹痕處或雜質(zhì)堆積處。2.2二回路應(yīng)力腐蝕開裂二回路應(yīng)力腐蝕開裂這一種降質(zhì)，主要包括:晶間應(yīng)力腐蝕開裂(IGSCC)和晶間腐蝕(IGA)，最早發(fā)現(xiàn)合金Inconel600傳熱管二次側(cè)的二回路應(yīng)力腐蝕開裂是在20世紀(jì)70年代早期，后來二回路應(yīng)力腐蝕開裂就成為比較普遍的腐蝕問題。大多數(shù)這類降質(zhì)主要發(fā)生在二次側(cè)傳熱管外表面、傳熱管與管板之間以及傳熱管與支撐板之間，當(dāng)然也有在雜質(zhì)堆積區(qū)和自由跨度段發(fā)生二回路應(yīng)力腐蝕開裂的案例。二回路應(yīng)力腐蝕開裂主要取決于雜質(zhì)腐蝕物的濃度。由于冷凝器泄漏、補(bǔ)水系統(tǒng)雜質(zhì)、管道和換熱器腐蝕以及除鹽裝置泄漏，會(huì)導(dǎo)致低濃度雜質(zhì)進(jìn)入到給水系統(tǒng)。在某些情況下，水中含有磷酸鹽，將會(huì)使傳熱管有發(fā)生腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。通過分析預(yù)測，晶間腐蝕似乎在二回路堿性環(huán)境更易發(fā)生，并且注意到晶間腐蝕和晶間應(yīng)力腐蝕開裂出現(xiàn)在傳熱管相鄰的地方，晶間腐蝕分布比晶間應(yīng)力腐蝕開裂分布更加廣泛。一般，根據(jù)運(yùn)行核電廠的經(jīng)驗(yàn)，在經(jīng)過2~10個(gè)有效滿功率年的運(yùn)行后，在蒸汽發(fā)生器高溫或者高腐蝕劑的地方可能會(huì)存在晶間腐蝕/晶間應(yīng)力腐蝕開裂。各種陰離子的存在將會(huì)影響到腐蝕行為。碳酸鹽、硫酸鹽和部分磷酸鹽對(duì)傳熱管外壁是有害的，會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕和晶間應(yīng)力腐蝕開裂，影響深度取決于此時(shí)的電化學(xué)勢值;Inconel600合金傳熱管的電化電勢值取決于在運(yùn)行時(shí)二回路水質(zhì)的成分。當(dāng)氧進(jìn)入蒸汽發(fā)生器后，發(fā)生晶間應(yīng)力腐蝕開裂的風(fēng)險(xiǎn)將加大;由于這個(gè)原因，雜質(zhì)的成分，尤其氧化物的存在與否將是是否有晶間腐蝕或者晶間應(yīng)力腐蝕開裂或者兩者都發(fā)生的決定因素。2.3微振磨損由于傳熱管的振動(dòng)，造成傳熱管與支撐間的間歇接觸磨損，一般稱為微振磨損，產(chǎn)生微振磨損的主要原因是流致振動(dòng)［4-5］。正常運(yùn)行工況下，傳熱管束振動(dòng)狀態(tài)是由流體彈性激振和紊流擾動(dòng)組合而成的。美國電力研究所(EPRI)已經(jīng)開發(fā)了一種計(jì)算機(jī)模型，用于預(yù)測流致振動(dòng)弓|起的微振磨蝕和磨損，該模型能計(jì)算局部湍流，從而能確定防振條附近和傳熱管束外圍的非穩(wěn)態(tài)流，以提供產(chǎn)生沖擊載荷的時(shí)間。當(dāng)傳熱管發(fā)生輕微的磨損時(shí)，傳熱管的疲勞強(qiáng)度就會(huì)減弱。由于傳熱管支撐之間的距離過小，沒有足夠的空間激發(fā)傳熱管的高振幅的振動(dòng)，在大多數(shù)情況下，疲勞強(qiáng)度的減弱都可能對(duì)磨損過程或早期疲勞裂紋的形成有促進(jìn)作用。2.4凹痕和點(diǎn)蝕由于腐蝕電池，促進(jìn)了氯化物或硫酸鹽的出現(xiàn)，使得傳熱管壁厚較薄的地方出現(xiàn)點(diǎn)蝕降質(zhì);傳熱管的壁厚在嚴(yán)重事故工況下誘發(fā)SGTR的影響［6］也是重點(diǎn)分析的一項(xiàng)。冷凝器泄漏以及離子交換器的金屬顆粒、樹脂碎片或化學(xué)物質(zhì)的泄露，可能引入氯化物或硫酸鹽等雜質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生酸性環(huán)境，從而引發(fā)點(diǎn)蝕，在有氧情況或者銅的存在可起到加速形成點(diǎn)蝕。在核電廠換熱器的傳熱管發(fā)生的點(diǎn)蝕則主要是因?yàn)榱黧w介質(zhì)中氯離子的原因造成［7］。凹痕腐蝕通常出現(xiàn)在鈍化了的Inconel600合金表面最薄弱處，這些薄弱的地方主要可能是金屬的局部冷加工，或有金屬碳化物、硫化物或其他二次相顆粒存在的地方。凹痕的主要特點(diǎn)是幾何上的切口和凹痕里面一般都有腐蝕物質(zhì)，例如:氧化鉻、硫化物和銅等。凹痕主要描述傳熱管與支撐板接觸處或傳熱管在管板內(nèi)部接觸處的收縮或機(jī)械變形，其原因是在傳熱管與支撐板或管板之間的環(huán)形區(qū)域內(nèi)，沉積物累積和腐蝕產(chǎn)物的增加，在有些電廠凹痕較嚴(yán)重時(shí)，將可能對(duì)傳熱管支撐結(jié)構(gòu)造成損壞。有凹痕的傳熱管在長期的運(yùn)行中可能會(huì)遭受一回路應(yīng)力腐蝕開裂或晶間應(yīng)力腐蝕開裂的影響，這種有凹痕的傳熱管在其支撐板的頂部U形區(qū)域更容易受到高周疲勞的影響。與一回路應(yīng)力腐蝕開裂或晶間應(yīng)力腐蝕開裂機(jī)理相反，在每次檢查時(shí)，凹痕并不是在一個(gè)運(yùn)行循環(huán)時(shí)間內(nèi)形成，而是隨著受影響傳熱管數(shù)量的增加而逐漸形成的。凹痕發(fā)生時(shí)，它通常會(huì)幾乎同時(shí)影響大量的傳熱管（在適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)條件下，產(chǎn)生凹痕所需的時(shí)間是很短的）。大多數(shù)出現(xiàn)過凹痕的電廠，一旦發(fā)現(xiàn)凹痕，就會(huì)立即采取一種或多種補(bǔ)救措施，這些補(bǔ)救措施通常可以十分有效地阻止凹痕的產(chǎn)生和進(jìn)一步擴(kuò)展。為了有效地預(yù)測凹痕產(chǎn)生，通過對(duì)大量的氯化物類型、濃度以及管與管支撐板徑向間隙的分析，能粗略地估算出凹痕開始產(chǎn)生的時(shí)間。在海水或鹽水污染（即酸性氯化物污染）的電廠，產(chǎn)生凹痕的時(shí)間相對(duì)而言較短。在使用含有中性鹽的大量冷卻水的電廠，產(chǎn)生凹痕的時(shí)間較長。例如，酸性氯化物濃度為20ppb和徑向間隙為0.305mm的電廠，兩年半后就可能出現(xiàn)凹痕;但是，在濃度為20ppb的中性氯化物和相同徑向間隙的電廠，50年內(nèi)都可能不會(huì)出現(xiàn)凹痕。除氯化物類型、濃度和管與管間支撐板徑向間隙的影響因素外，還有幾個(gè)其他影響腐蝕速率的因素，其中包括:一個(gè)極高或極低程度的縫隙過熱、過多的縫隙污垢、裂縫的幾何形狀（例如，普通鉆孔型、四葉瓣型）、溶解氧和銅的存在，這些均能影響腐蝕速率。2.5高周疲勞高振幅與低疲勞強(qiáng)度相結(jié)合，可能會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的疲勞失效。防振條的支撐不當(dāng)并伴有高頻率再循環(huán)流動(dòng)（引起U形管區(qū)域的流致振動(dòng)）會(huì)導(dǎo)致蒸汽發(fā)生器震動(dòng);較高的平均應(yīng)力（如殘余應(yīng)力）或管缺陷（微動(dòng)標(biāo)記或裂紋），顯著降低了疲勞強(qiáng)度。因此，管凹痕、磨損痕跡或循環(huán)式蒸汽發(fā)生器傳熱管U形區(qū)域的頂管支撐板裂縫，均易引起高周疲勞失效。在美國北安娜1號(hào)機(jī)組和美濱2號(hào)機(jī)組的傳熱管區(qū)都發(fā)現(xiàn)高周疲勞失效導(dǎo)致的傳熱管破管，其中美濱2號(hào)機(jī)組的蒸汽發(fā)生器A傳熱管產(chǎn)生破損以后，一回路系統(tǒng)泄率迅速上升，從一個(gè)非常低的水平值迅速增長到超過上充泵正常容量值，大約55000kg主冷卻劑泄漏至二回路系統(tǒng)，大約1300kg的蒸汽、0.6居里的放射性惰性氣體及0.01居里放射性碘通過損壞的蒸汽發(fā)生排泄閥泄露到環(huán)境中［1］。2.6耗蝕耗蝕描述了相對(duì)均勻腐蝕和蒸汽發(fā)生器傳熱管壁二次側(cè)變薄過程。這種降質(zhì)往往發(fā)生在采用二回路磷酸鹽水的循環(huán)式蒸汽發(fā)生器相對(duì)流動(dòng)停滯區(qū)域，該區(qū)域磷酸鹽溶液濃度較高;這些區(qū)域包括傳熱管與管板間的縫隙、傳熱管與管支撐板的環(huán)形通道、管板的泥渣聚集區(qū)。此外，在美國燃燒工程公司設(shè)計(jì)的幾個(gè)循環(huán)式蒸汽發(fā)生器的防振動(dòng)條附近的短半徑U形彎區(qū)也發(fā)現(xiàn)大量耗蝕現(xiàn)象;碳鋼防振條和靠前排的傳熱管形成一個(gè)緊湊的結(jié)構(gòu)，造成蒸汽聚集，耗蝕集中出現(xiàn)在此區(qū)域的邊界處。由于酸性硫酸鹽的存在，導(dǎo)致在一些循環(huán)式蒸汽發(fā)生器的冷管段下支撐板附近的外圍附件的傳熱管出現(xiàn)耗蝕。樹脂從凝結(jié)水處理床泄露可能導(dǎo)致酸性磷酸鹽環(huán)境的產(chǎn)生磷酸鹽腐蝕或耗蝕是穿晶的，并可能使傳熱管壁變得很薄，最終導(dǎo)致韌性破裂與泄露。1976年之前，磷酸鹽耗蝕是壓水堆蒸汽發(fā)生器管故障的主要原因，然而，在目前的大多數(shù)壓水堆核電廠里，由于不再使用含有磷酸鹽的水，它不再是常發(fā)生的降質(zhì)機(jī)理了。2.7潛在的降質(zhì)表現(xiàn)形式針對(duì)已發(fā)生的傳熱管降質(zhì)后，如不及時(shí)采取相應(yīng)的措施，傳熱管降質(zhì)將可能會(huì)出現(xiàn)新的降質(zhì)表現(xiàn)形式。表2列出了常見壓水堆蒸汽發(fā)生器潛在的幾種降質(zhì)表現(xiàn)形式，一定程度上可以看出降質(zhì)的演變過程。表2壓水堆蒸汽發(fā)生器傳熱管潛在的降質(zhì)表現(xiàn)形式序號(hào)降質(zhì)機(jī)理應(yīng)力源降質(zhì)位置潛在的降質(zhì)表現(xiàn)形式1一回路應(yīng)力腐蝕開裂溫度、殘余應(yīng)力、敏感材料（低軋機(jī)退火溫度）U形彎曲段的內(nèi)壁卷制過渡區(qū)傳熱管壓凹區(qū)域混合裂紋混合裂紋環(huán)向裂紋2二回路應(yīng)力腐蝕開裂張力、雜質(zhì)聚集、敏感材料傳熱管與管板間的裂縫淤泥堆積區(qū)傳熱管支撐板自由延伸段軸向或環(huán)向裂紋環(huán)向裂紋軸向裂紋軸向裂紋3侵蝕、磨損流致振動(dòng)、化學(xué)品的腐蝕傳熱管和防振動(dòng)條的連接處，傳熱管和預(yù)熱擋板處傳熱管與松散的部件傳熱管與傳熱管間的接觸處局部磨損基于松散部件的幾何形狀軸向磨損4高周疲勞高平均應(yīng)力和流動(dòng)所致的振動(dòng)，引起的開裂（裂縫、壓凹和凹痕等）假如傳熱管被夾緊，在支撐板的頂部環(huán)形穿晶開裂5凹痕氧氣、氧化銅、氯化物、溫度、pH、裂紋情況、沉淀物在傳熱管支撐板處泥渣堆積區(qū)管板縫隙處傳熱管內(nèi)的流動(dòng)阻塞可能導(dǎo)致的環(huán)向開裂減少的抗疲勞強(qiáng)度6點(diǎn)蝕微咸水、氯化物、氧氣、氧化銅蒸汽發(fā)生器冷管段的淤泥堆積區(qū)，熱管段腐蝕處的聚集物局部腐蝕和傳熱管減薄，可能形成孔7耗蝕磷酸鹽化學(xué)物、氯化物聚集、樹脂泄漏管板裂紋、泥渣堆積區(qū)、傳熱管支撐板、防振條普通的減薄3無損檢測技術(shù)在在役傳熱管上的應(yīng)用蒸汽發(fā)生器傳熱管面積占一回路承壓邊界面積的80%，傳熱管壁厚約為1~1.5mm，而它卻承受著一次側(cè)和二次側(cè)之間較大的溫差和壓差，以及水力振動(dòng)、腐蝕和集中應(yīng)力，因此傳熱管也是整個(gè)一回路壓力邊界最容易破裂的地方，對(duì)傳熱管完整性的檢測也就成為了保障核電廠安全可靠運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。目前，國內(nèi)主要使用的是通過渦流方法來檢測大范圍區(qū)域的傳熱管，由于其具有很高的靈敏性和快捷的檢測速度等特點(diǎn)，近10年來渦流技術(shù)水平發(fā)展較快［8］。表3列出了各類渦流檢測技術(shù)在傳熱管上的應(yīng)用范圍和其局限性。表3無損檢測技術(shù)在傳熱管上的應(yīng)用特點(diǎn)位置退化機(jī)理損傷特征檢查方法的能力和局限性軸向缺陷軸向式線圈來探測;旋轉(zhuǎn)扁平線圈來確定大小，精度為脹管過渡區(qū)域，內(nèi)壁缺陷一回路應(yīng)力腐蝕開裂±1.5mm環(huán)向缺陷旋轉(zhuǎn)扁平線圈探測〉50%壁厚的缺陷;也可以使用陣列探頭;旋轉(zhuǎn)扁平線圈低估了弧長的長度少量被環(huán)向缺陷截?cái)嗟妮S向缺陷渦流探頭不能探測小的周向缺陷晶間腐蝕相對(duì)均勻晶界溶解絕對(duì)軸向式線圈探頭以及陣列探頭來探測；8x1陣列探頭對(duì)深的局部晶間腐蝕進(jìn)行定性并對(duì)環(huán)向晶間腐蝕預(yù)測。脹管過渡區(qū)域，外徑缺陷二回路應(yīng)力腐蝕開裂環(huán)向缺陷旋轉(zhuǎn)扁平線圈探測大于50%穿壁缺陷以及50°弧長，或100%穿壁以及23°弧長;旋轉(zhuǎn)扁平線圈精度為±37°~45°點(diǎn)蝕小尺寸點(diǎn)蝕，常有銅質(zhì)腐蝕產(chǎn)物渦流探頭能力嚴(yán)重受限耗蝕管壁減薄軸向式線圈檢測并測量＞20%壁厚的金屬損失帶有穿孔的碳鋼支撐板，內(nèi)徑缺陷凹痕傳熱管橫截面的機(jī)械變形多頻/多參數(shù)軸向式線圈探頭用來探測和確定大小，通過陣列線圈測定徑向輪廓的徑向精度為士0.02mm;旋轉(zhuǎn)超聲探頭也能提供更精確的徑向輪廓絕對(duì)軸向式線圈探頭以及陣列探頭來探測;8x1陣列探晶間腐蝕相對(duì)均勻晶界溶解鉆孔支撐板外壁裂紋直徑扁平線圈的旋轉(zhuǎn)扁平線圈來探測耗蝕（頭兩塊支撐板）管壁減薄軸向式線圈探頭來探測〉20%管壁損失頭為深度局部晶間腐蝕定性并估測晶間腐蝕環(huán)向范圍二回路應(yīng)力腐蝕開裂軸向缺陷用軸向式線圈探頭的多頻/多參數(shù)方式和帶有2.9mm直管段（表面刮痕或傳熱管間距減?。┒芈窇?yīng)力腐蝕開裂/晶間腐蝕軸向缺陷和泥渣堆積區(qū)多頻/多參數(shù)軸向式線圈探頭來探測和測量;一個(gè)帶2.9mm直徑的扁平線圈的3線圈旋轉(zhuǎn)扁平線圈來探測和確定大小U形彎曲，內(nèi)徑缺陷（內(nèi)排管）一回路應(yīng)力腐蝕開裂軸向缺陷靈活的旋轉(zhuǎn)扁平線圈探頭既能探測又能測量;軸向式線圈探頭用來探測防震條支撐結(jié)構(gòu)的疲勞管壁減薄雙頻軸向式線圈用來探測和測量尺寸;8x1陣列探頭定性U形彎曲，夕卜徑缺陷支撐不適當(dāng)?shù)膫鳠峁艿母咧芷诃h(huán)向缺陷難以探測，因?yàn)槿毕萜鹗紩r(shí)間相當(dāng)長而缺陷發(fā)展很快靠近傳熱管管板的外圍傳熱管由于松動(dòng)部件引起的微振磨損管壁減薄軸向式線圈探頭來探測;受損區(qū)域尺寸測量準(zhǔn)確度較低目前核電業(yè)界使用的軸向式探頭和旋轉(zhuǎn)扁平探頭基本可以滿足使用需求，但其針對(duì)各種不同類型降質(zhì)缺陷的探測精度和檢測速度仍有不足，容易受到蒸汽發(fā)生器內(nèi)其他組件的影響而對(duì)檢測信號(hào)產(chǎn)生干擾，檢測速度也有待提高。因此，未來渦流技術(shù)除了將開發(fā)更加先進(jìn)、智能、精確的檢測系統(tǒng)外，也會(huì)進(jìn)一步開發(fā)先進(jìn)的超聲檢測技術(shù)和漏磁探測技術(shù)。4在役傳熱管壽命預(yù)測從營運(yùn)單位角度，當(dāng)傳熱管的運(yùn)行情況滿足堵管準(zhǔn)則后就需要進(jìn)行堵管處理［9-10］；對(duì)在役傳熱管壽命預(yù)測開展相關(guān)的工作是為了傳熱管堵管時(shí)有一定的預(yù)測能力，以提供及時(shí)采取對(duì)應(yīng)措施的依據(jù)。由于各類傳熱管的型式、所處環(huán)境等均不相同，目前各國針對(duì)在役傳熱管壽命預(yù)測開展的研究基本結(jié)論，只能通過統(tǒng)計(jì)分析來建立適合各個(gè)核電廠的蒸汽發(fā)生器傳熱管的模型，堵管統(tǒng)計(jì)預(yù)測的準(zhǔn)確度與所選的統(tǒng)計(jì)分析模型有關(guān)，在建立統(tǒng)計(jì)模型之處需要收集傳熱管在工程技術(shù)常用的壽命和失效時(shí)間等數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。這些看似相同的傳熱管，因降質(zhì)而導(dǎo)致堵管的時(shí)間長短因傳熱管的材料以及其運(yùn)行環(huán)境的不同而有差異，這種差異沒有一定規(guī)則性。例如，傳熱管與彎管區(qū)橢圓化程度與安裝差異，影響它與防振條的適配性（間隙）;二次側(cè)流場或其他操作條件影響傳熱管的受力狀況;二次側(cè)環(huán)境對(duì)傳熱管材質(zhì)降質(zhì)的影響等，這些因素是非常不易掌握的，因此若試圖以確定性方法來分析評(píng)估個(gè)別傳熱管降質(zhì)所需時(shí)間是極其困難而不切實(shí)際的。雖然營運(yùn)單位對(duì)影響傳熱管降質(zhì)的眾多因素的掌握有實(shí)質(zhì)性的困難，但傳熱管堵管的歷年累計(jì)堵管記錄很可能符合某種統(tǒng)計(jì)分布，所以傳熱管的堵管統(tǒng)計(jì)分析模型可用適當(dāng)?shù)膸茁拭芏群瘮?shù)來表述，而這些統(tǒng)計(jì)分布的相關(guān)參數(shù)可根據(jù)堵管數(shù)據(jù)決定。以核電廠歷年累計(jì)的傳熱管堵管數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，即將歷年累計(jì)堵管所占全部傳熱管的比率值，即堵管率繪于橫坐標(biāo)為有效滿功率年，縱坐標(biāo)為堵管百分比，并以適當(dāng)?shù)睦塾?jì)分布函數(shù)進(jìn)行曲線擬合后，即可預(yù)測未來的堵管率。針對(duì)這方面的研究，主要選擇了工程中常用的威布爾分布、常態(tài)分布、對(duì)數(shù)常態(tài)分布、最小極值分布及Logistic分布等方法，國內(nèi)外針對(duì)這些方法進(jìn)行分析得出，威布爾分布比較符合傳熱管堵管數(shù)據(jù)的趨勢，而常態(tài)、最小極值及Logistic的效果較差，所以威布爾分布在傳熱管的壽命預(yù)測中應(yīng)用得較多。在基于已有的堵管數(shù)據(jù)的相關(guān)信息后，建立了適合各運(yùn)行核電廠的傳熱管壽命預(yù)測模型后，核電廠就可以根據(jù)模型預(yù)測獲得信息提前采取相關(guān)的措施：評(píng)估在現(xiàn)有水化學(xué)運(yùn)行條件下，傳熱管發(fā)生應(yīng)力腐蝕和點(diǎn)蝕的可能性和降質(zhì)速度；提出優(yōu)化水化學(xué)控制的建議，避免應(yīng)力腐蝕的產(chǎn)生；制定科學(xué)的、優(yōu)化各核電廠傳熱管的堵管準(zhǔn)則；基于已有的運(yùn)行參數(shù)和堵管數(shù)量評(píng)估蒸汽發(fā)生器熱性能及其堵管裕量；為電廠決策何時(shí)啟動(dòng)更換蒸汽發(fā)生器的重大戰(zhàn)略決策奠定基礎(chǔ)。5結(jié)論對(duì)目前已知的關(guān)于壓水堆蒸汽發(fā)生器傳熱管的降質(zhì)模式和潛在的降質(zhì)模式表現(xiàn)形式進(jìn)行了分析說明;對(duì)無損檢測技術(shù)在對(duì)在役傳熱管上的應(yīng)用狀況及其下一步的技術(shù)應(yīng)用展望;對(duì)基于威布爾分布用于在役傳熱管的壽命預(yù)測模型建立的簡要介紹。為了防止這類降質(zhì)模式的發(fā)生，下一步需要加強(qiáng)以下幾方面的工作：優(yōu)化蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選用最新技術(shù)并經(jīng)過驗(yàn)證了的更加耐腐蝕的材料用于制造傳熱管；在制造傳熱管的過程中，提高制造工藝水平，減少制造過程中傳熱管表面殘余應(yīng)力對(duì)傳熱管性能的影響；在蒸汽發(fā)生器和傳熱管的安裝過程中，需要做好保護(hù)傳熱管表面的工作，不能使傳熱管表面產(chǎn)生劃痕和凹痕；在傳熱管運(yùn)行過程中，對(duì)一回路和二回路的水質(zhì)指標(biāo)需要嚴(yán)格控制，減少一、二回路的雜質(zhì)對(duì)傳熱管的腐蝕；在蒸汽發(fā)生器的維護(hù)過程中，需要注意不能引入雜質(zhì)到傳熱管的內(nèi)外表面;用合理的無損檢測方法檢查傳熱管的完整性；繼續(xù)