CN111896614B - 核电蒸汽发生器用u形传热管弯曲段质量分析判定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种核电蒸汽发生器用U形传热管弯曲段质量分析判定方法。本发明以内涡流检测传热管弯曲段切点处的幅值信号作为U形传热管弯曲段检测的依据，通过样管进行标定，待测U形传热管内涡流曲线与标定曲线比较来进行U形管弯曲段质量分析和判定。同时，辅以㮋圆度、拱背壁厚减薄量、管子平放垂直方向外径值结果、目视、触觉检查等综合判定的方式对U形传热管弯曲段进行质量分析判定。本发明方法提升了U形传热管的合格率，并为后续管材在役安全运行提供参考依据，同时还产生了较好的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于核电检测技术领域，特别是涉及一种核电蒸汽发生器用U形传热管弯曲段质量分析判定方法。
背景技术
核电蒸汽发生器用U形传热管，是核电关键核心部件，是核一二回路压力边界。该管材由于口径小、壁厚薄，热交换效率高，在运行过程中，由于内外壁存在较大压差，且内壁需承受高温高压甚至受辐射的风险。
作为管材制造厂，对弯曲段一般仅有尺寸验收要求，但对于涡流本底噪音以及切点等均不做要求。对于在役检查中，弯曲段的信号等均对质量分析判定有较大影响，
镍基合金管的内涡流检测曲线中具有本底噪声。弯曲段本底噪声过大，将影响在役检查缺陷信号的有效检出，将噪声信号控制在较低范围内将有效确保管材质量。
弯曲段本底噪声主要影响因素：弯管后弯管段的尺寸均匀性以及管材的内表面粗糙度。除管材本身尺寸均匀性以外，弯管工艺对噪声影响较大。
在拉弯工艺中，影响噪声的主要因素是弯管速度控制和弯管模具尺寸精度、管材外表面的面缩率、模具的硬度、光洁度。
在推弯工艺中，影响噪声的主要因素是设备弯制过程的速度、弯管模具尺寸精度、装配精度；弯管设备的稳定性以及传动轮与管子之间间隙，传动轮和被动轮的运动一致性等。
传热管通过弯制后，对弯管部分会形成起弯点和终弯点(称为切点)，这是由于弯制工艺固有动作形成，经弯制后在内涡流检测中起弯点和终弯点会出现明显的信号显示。用内涡流检测一般呈现为水平方向，有一定的电压幅值。通常，在同一管径下，弯曲半径越小，切点信号越大。同一管径、同一弯曲半径管材，切点的椭圆度和弯曲后的形变是影响幅值的最大因素。因此，通过切点处幅值的检测可以判断传热管弯曲后形变的质量。
发明内容
本发明目的在于针对现有质量分析方法不适用于U形传热管弯曲段的缺陷，提供一种能够快速有效的判断U形传热管弯曲段质量的核电蒸汽发生器用U形传热管弯曲段质量分析判定方法。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
核电蒸汽发生器用U形传热管弯曲段质量分析判定方法，包括弯曲段内涡流检测，其特征在于所述内涡流检测步骤为：
(1)选择不同管径、不同弯曲直径、不同壁厚的无缺陷管子加工标定样管，样管人工伤包括平底孔和内外壁环槽，制作相位伤深的曲线，根据曲线中明显的峰值确定弯曲段的起弯点和终弯点，将所述起弯点和终弯点的幅值信号作为记录幅值，根据所述记录幅值设定拒收幅值，所述拒收幅值大于记录幅值；
(2)对待检测U形传热管弯曲段进行内涡流检测，得到内涡流检测曲线，与对应的样管的相位伤深的曲线进行比对，确定是否有损伤和损伤深度；
同时比对曲线中明显幅值信号，当待检测U形传热管弯曲段的幅值信号小于所述样管的记录幅值则判定弯曲段切点检测合格；当待检测U形传热管弯曲段的幅值信号大于等于所述样管的记录幅值，不超过拒收幅值，采用目视和触觉检查和对比样样的方式，进行检查与判定弯曲段切点检测是否合格；当待检测U形传热管弯曲段的幅值信号大于所述样管的拒收幅值则判定弯曲段切点检测不合格。
其进一步特征在于：根据样管的内涡流检测曲线确定本底噪声，与待检测U形传热管弯曲段的内涡流检测曲线的本底噪声比较；待检测U形传热管弯曲段的内涡流检测曲线的本底噪声高于样管的内涡流检测曲线本底噪声，则判定待检测U形传热管弯曲段的内涡流检测不合格。
进一步的：所述判定方法还包括椭圆度检测、Q值检测和拱背壁厚减薄量检测。
所述椭圆度检测为通过外径千分尺从U形管传热管的起弯点0°、45°、90°、135°、180°五个部位，水平和垂直方向对管子的外径进行测量，并进行计算该弯曲半径的椭圆度值；椭圆度计算公式为(垂直方向外径实测值-水平方向外径实测值)/公称外径值×100％；
所述Q值检测为通过外径千分尺从U形管传热管的45°、90°、135°三个部位各L值内弧长任意点进行外径测量，且整台套管束的最大值-最小值＜设定值，且平均值在名义尺寸的公差范围内；
所述拱背壁厚减薄量S检测为采用测厚仪分别对弯曲部位的0°、45°、90°、135°、180°五个截面的外拱背外任意五个位置进行壁厚测量，取最小值与Smin＜Cmm进行比对判定，C＝公称壁厚-0.08mm。
优选的：所述内涡流检测的探头填充系数满足0.7-0.9。
所述内涡流检测时，在同一检测频率下，将样管100％通孔设定40°的基础上，20％平底孔相位角度设定在50°-100°。
所述内涡流检测探头采样每毫米2个采样点以上。
本发明以内涡流检测传热管弯曲段切点处的幅值信号作为U形传热管弯曲段检测的依据，通过样管进行标定，待测U形传热管内涡流曲线与标定曲线比较来进行U形管弯曲段质量分析和判定。同时，辅以椭圆度、拱背壁厚减薄量、管子平放垂直方向外径值结果、目视、触觉检查等综合判定的方式对U形传热管弯曲段进行质量分析判定。本发明方法提升了U形传热管的合格率，并为后续管材在役安全运行提供参考依据，同时还产生了较好的经济效益。
具体实施方式
弯管工艺一般包含有芯棒弯制和无芯棒弯制二种。其中无芯棒弯制又分拉弯(或模弯)、推弯二种方式。拉弯和推弯一般按U形管弯曲半径进行区分，如核电蒸汽发生器用U形传热管弯曲半径＜20倍直径以内使用拉弯方式，弯曲半径≧20倍直径的管子通常使用推弯方式。
核电蒸汽发生器用U形传热管弯曲段质量分析判定方法是对弯曲段质量分析、判定。方法主要是依据管子尺寸检验(椭圆度、拱背壁厚减薄量、管子平放垂直方向外径值)结果、内穿式涡流检查和目视触觉检查等综合判定的方式对核电蒸发器用U形传热管弯曲段进行质量分析判定。
1.椭圆度检测：
选择合适量程的、经校准合格的外径千分尺从U形管的起弯点0°、45°、90°、135°、180°(终弯点)五个部位，水平和垂直方向对管子的外径进行测量，并进行计算该弯曲半径的椭圆度值。
计算工式：(垂直方向实测值-水平方向实测值)/公称外径值×100％。
椭圆度的值与弯曲半径相关，椭圆度设定值根据不同的完全半径设定。待测传热管的椭圆度小于设定值，判为合格。
2.Q值(U形管弯管区垂直于水平方向的外径)：
选择合适量程的、经校准合格的外径千分尺从U形管的45°、90°、135°三个部位各L值(定量长度)内弧长任意点进行外径测量，且整台套管束(如华龙一号6156支)的最大值-最小值＜0.12mm，且平均值在名义尺寸的公差范围内。
3.拱背壁厚减薄量S：
采用便携式超声波测厚仪分别对弯曲部位的0°、45°、90°、135°、180°五个截面的外拱背外任意五个位置进行壁厚测量，取最小值与Smin＜Cmm(公称壁厚-0.08mm)进行比对判定。
4.弯曲段内涡流检测：
4.1样管以及涡流探头选择
根据管子公称外径壁厚尺寸，选择无缺陷管子加工标定样管，样管人工伤包括平底孔和内外壁环槽等，外壁平底孔深度需覆盖0-100％，方便分析时制作相位伤深的曲线。
根据管材内径尺寸，选择合适的探头(线圈)尺寸，为确保信号质量，兼顾探头通过性，一般要求填充系数满足0.8-0.9之间；
对于弯曲半径极小的U形管，受椭圆度等因素影响，填充系数一般要求做到≥0.7即可。
4.2检测频率的选择
根据涡流集肤效应原理，确保涡流透入深度能够覆盖整个管壁。
在同一检测频率下，为确保相位角清晰确认，将样管100％通孔设定40°的基础上，20％平底孔相位角度应在50°～100°之间。
在选择主频的基础上，选择合适辅助频率，通过高低频信号辅助对信号进行分析判定。
4.3弯头信号采集
数据采集前，需要设定合理的采样频率，确认每毫米2个采样点以上。为确保信号质量，采用探头回收时采集信号。
信号采集后，使用专业的分析软件对所采集的信号进行分析，根据标定样管平底孔等信号，制作相位伤深曲线，逐支对信号进行分析。
4.4弯曲段信号分析
4.4.1弯曲段本底噪声分析
弯曲段本底噪声过大，将影响在役检查缺陷信号的有效检出，将噪声信号控制在较低范围内将有效确保管材质量。
弯曲段本底噪声主要影响因素：弯管后弯管段的尺寸均匀性以及管材的内表面粗糙度。除管材本身尺寸均匀性以外，弯管工艺对噪声影响较大。
在拉弯工艺中，影响噪声的主要因素是弯管速度控制和弯管模具尺寸精度、管材外表面的面缩率、模具的硬度、光洁度。
在推弯工艺中，影响噪声的主要因素是设备弯制过程的速度、弯管模具尺寸精度、装配精度；弯管设备的稳定性以及传动轮与管子之间间隙，传动轮和被动轮的运动一致性等。
根据样管的内涡流检测曲线确定本底噪声，与待检测U形传热管弯曲段的内涡流检测曲线的本底噪声比较；待检测U形传热管弯曲段的内涡流检测曲线的本底噪声高于样管的内涡流检测曲线本底噪声，则判定待检测U形传热管弯曲段的内涡流检测不合格。
4.4.2弯曲段切点信号分析
通过弯制后，对弯管部分会形成起弯点和终弯点(称为切点)，这是由于弯制工艺固有动作形成，经弯制后起弯点和终弯点会出现明显的信号显示。用内涡流检测一般呈现为水平方向，有一定的电压幅值。通常，在同一管径下，弯曲半径越小，切点信号越大。同一管径、同一弯曲半径管材，切点的椭圆度和弯曲后的形变是影响幅值的最大因素。因此，给幅值设定标准，记录幅值以及拒收幅值外，对于形变产生的弯折进行检验，并对切点部位进行目视和触觉检查。
切点信号检验要求
| 弯曲半径 | 记录幅值(V) | 拒收幅值(V) | 备注 |
| ＜20倍直径 | A1 | B1 | 附加标样目视接触检查 |
| ≧20倍直径 | A2 | B2 | 附加标样目视接触检查 |
5.弯头质量目视触觉检查
5.1检验标样制作
根据同一管径不同弯曲半径，应制定不同的标样，标样的切点幅值尽量靠近拒收指标上限，且切点位置不应有明显凹凸感。
5.2检验方法
对大于等于记录幅值，不超过拒收幅值的切点幅值信号，可增加采用目视和触觉检查和对比样管的方式，进行检查与判定合格。
6.分析结果反馈
经大量数据表明，椭圆度的比值与弯管产生的切点信号幅值是正比关系，弯曲段的变形越大，椭圆度比值越高，切点信号越大；弯曲段的变形越大，平放垂直方向外径值(Q值)越大，同样弯管产生的切点信号幅值越大。切点信号幅值与弯曲段尺寸的变化，特别是椭圆度以及垂直方向外径值(Q值)存在明显对应关系。
根据弯曲段质量分析结果编制分析报告，分析报告需包含弯曲段尺寸(椭圆度、拱背壁厚减薄量、管子平放垂直方向外径值)，记录信号(切点和本底噪声)类型、幅值、位置和数量等信息，同时需提供建议处置措施以及复检要求等信息。
Claims (2)
1.核电蒸汽发生器用U形传热管弯曲段质量分析判定方法，包括弯曲段内涡流检测，其特征在于所述内涡流检测步骤为：
（1）选择不同管径、不同弯曲直径、不同壁厚的无缺陷管子加工标定样管，样管人工伤包括平底孔和内外壁环槽，制作相位伤深的曲线，根据曲线中明显的峰值确定弯曲段的起弯点和终弯点，将所述起弯点和终弯点的幅值信号作为记录幅值，根据所述记录幅值设定拒收幅值，所述拒收幅值大于记录幅值；
（2）对待检测U形传热管弯曲段进行内涡流检测，得到内涡流检测曲线，与对应的样管的相位伤深的曲线进行比对，确定是否有损伤和损伤深度；
同时，比对曲线中明显幅值信号，当待检测U形传热管弯曲段的幅值信号小于所述样管的记录幅值，则判定弯曲段切点检测合格；当待检测U形传热管弯曲段的幅值信号大于等于所述样管的记录幅值，不超过拒收幅值，采用目视和触觉检查和对比样管的方式，进行检查与判定弯曲段切点检测是否合格；当待检测U形传热管弯曲段的幅值信号大于所述样管的拒收幅值则判定弯曲段切点检测不合格；
所述内涡流检测时，在同一检测频率下，将样管100%通孔相位角设定40°的基础上，20%平底孔相位角度设定在50°～ 100°；所述内涡流检测探头采样每毫米2个采样点以上；
根据样管的内涡流检测曲线确定本底噪声，与待检测U形传热管弯曲段的内涡流检测曲线的本底噪声比较；待检测U形传热管弯曲段的内涡流检测曲线的本底噪声高于样管的内涡流检测曲线本底噪声，则判定待检测U形传热管弯曲段的内涡流检测不合格；
所述判定方法还包括㮋圆度检测、Q值检测和拱背壁厚减薄量检测；
所述㮋圆度检测为通过外径千分尺从U形管传热管的起弯点0°、45°、90°、135°、180°五个部位，水平和垂直方向对管子的外径进行测量，并进行计算弯曲半径的㮋圆度值；㮋圆度计算公式为（垂直方向外径实测值-水平方向外径实测值）/公称外径值×100%；
所述Q值检测为通过外径千分尺从U形管传热管的45°、90°、135°三个部位各L值内弧长任意点进行外径测量，且整台套管束的最大值-最小值＜设定值，且平均值在名义尺寸的公差范围内；
所述拱背壁厚减薄量检测为采用测厚仪分别对弯曲部位的0°、45°、90°、135°、180°五个截面的外拱背外任意五个位置进行壁厚测量，取最小值Smin与C进行比对判定，C=公称壁厚-0.08mm。
2.如权利要求1所述的核电蒸汽发生器用U形传热管弯曲段质量分析判定方法，其特征在于：所述内涡流检测的探头填充系数满足0.7-0.9。
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