核電站役前和在役檢查中，聲發(fā)射檢測表現(xiàn)出色！

核電站一回路示意

聲發(fā)射在水壓試驗(yàn)期間的檢測范圍

1 反應(yīng)堆壓力容器

堆芯中子通量測量裝置

貫穿管與反應(yīng)堆壓力容器底封頭的焊縫①

儀表導(dǎo)向管與貫穿管的連接焊縫②

控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(CRDM)、熱電偶和排氣管

管座法蘭和管座的連接焊縫①

（61根CRDM 和4根熱電偶）

管座與頂蓋的焊縫③

（61根CRDM、4根熱電偶和1根排氣管）

2 穩(wěn)壓器

穩(wěn)壓器加熱元件套管與底封頭連接焊縫(4a)

法蘭與加熱元件套管的連接焊縫(4b)

加熱元件與法蘭的連接焊縫(4c)

檢測反應(yīng)堆壓力容器下封頭50根堆芯測量儀表貫穿件上的各2條焊縫(即貫穿管與反應(yīng)堆壓力容器底封頭的焊縫和儀表導(dǎo)向管與貫穿管的連接焊縫)，在役檢查中該區(qū)域空間狹小，有保溫阻擋，且屬于永久紅區(qū)，環(huán)境輻照劑量高，用常規(guī)的直接目視檢查方法無法進(jìn)行上述部位焊縫的泄漏檢查。

檢測管座法蘭和管座的連接焊縫(即61根CRDM和4根熱電偶)、管座與頂蓋的焊縫(61根CRDM、4根熱電偶和1根排氣管)，在役檢查中反應(yīng)堆壓力容器上封頭環(huán)境劑量率高，且在換料水池中沾污風(fēng)險(xiǎn)大，部分區(qū)域存在保溫阻擋。

檢測穩(wěn)壓器加熱元件套管與底封頭連接焊縫(4a)、法蘭與加熱元件套管的連接焊縫(4b)以及加熱元件與法蘭的連接焊縫(4c)，該區(qū)域空間狹小，環(huán)境劑量率高，且需要登腳手架。

此外，核電廠水壓試驗(yàn)壓力平臺(tái)持續(xù)的時(shí)間長，因此運(yùn)用了聲發(fā)射檢測。

為了進(jìn)一步分析判斷泄漏源的位置，以便判定是由堆芯測量導(dǎo)管與隔離閥（或密封閥）的連接焊縫產(chǎn)生的泄漏信號(hào)，還是堆芯測量儀表貫穿件焊縫產(chǎn)生的泄漏信號(hào)，須在堆芯儀表小室布置探頭，檢測50根堆芯測量導(dǎo)管與隔離閥（或密封閥）的連接焊縫；在穩(wěn)壓器上封頭靠近人孔處布置檢測探頭，以便判定是由穩(wěn)壓器上部區(qū)域產(chǎn)生的泄漏噪聲信號(hào)，還是由穩(wěn)壓器下封頭區(qū)域加熱器貫穿件焊縫產(chǎn)生的泄漏信號(hào)。

檢測儀器

一臺(tái)多通道聲發(fā)射儀；

一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，用于數(shù)據(jù)采集、分析和顯示；

若干聲發(fā)射探頭；

若干有帶通濾波器的前置放大器，放大器的增益有20、40、60dB三檔開關(guān)供選擇；

若干高頻信號(hào)電纜以及探頭固定磁性夾；

耦合劑為高真空脂，其氟、氯、硫的含量符合RCC-M F6000《壓水堆核電站核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)與建造法則 防污染要求》中的要求，而且能耐檢測期間的環(huán)境溫度。

現(xiàn)場標(biāo)定

泄漏源產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)屬于連續(xù)型信號(hào)，表示連續(xù)型聲發(fā)射信號(hào)的大小常用平均信號(hào)電平(ASL)和有效電壓(RMS)來表示。ASL是用dB表示的信號(hào)幅度平均值，RMS是用電壓V表示的信號(hào)幅度的平均值。

檢測所使用的多通道聲發(fā)射儀，采用平均信號(hào)電平ASL表示信號(hào)的大小。

按照檢測區(qū)域焊縫的數(shù)量和分布情況，確定需要的探頭數(shù)量和安裝位置，對探頭進(jìn)行編號(hào)，并與相應(yīng)的通道號(hào)對應(yīng)。

采用寬頻帶噪聲信號(hào)發(fā)生器驅(qū)動(dòng)校核探頭，產(chǎn)生與泄漏信號(hào)相類似的模擬噪聲信號(hào)，使安裝在這一區(qū)域的所有探頭都能接收到這一噪聲信號(hào)，從而校核所有探頭的耦合情況。

在保證主回路系統(tǒng)充滿水、沒有加壓、主泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)、沒有任何系統(tǒng)投入運(yùn)行，以及所有的噪聲干擾被清除之后，通道的ASL電平就是本底噪聲電平，并記錄該電平。

根據(jù)測量的本底噪聲的ASL，調(diào)整通道的報(bào)警閾值至高于本底噪聲電平3dB。

核電站一回路水壓試驗(yàn)期間，聲發(fā)射信號(hào)監(jiān)測主要針對上行172 bar保壓平臺(tái)、228 bar（在役檢查為206 bar）保壓平臺(tái)、下行172 bar保壓平臺(tái)。

實(shí)例一

某核電廠在役水壓試驗(yàn)期間，在206 bar的保壓平臺(tái)，經(jīng)過信號(hào)監(jiān)測，反應(yīng)堆壓力容器(RPV)頂蓋的相關(guān)通道信號(hào)持續(xù)超過報(bào)警閘門(下圖中紅線)，圖中橫坐標(biāo)為時(shí)間軸，縱坐標(biāo)為信號(hào)幅值(dB)。

反應(yīng)堆壓力容器上封頭典型信號(hào)示意

在保壓期間系統(tǒng)接收到了3個(gè)高幅脈沖信號(hào)，經(jīng)判斷為突發(fā)型信號(hào)，該信號(hào)不具備持久性，為干擾信號(hào)所致。

在206 bar保壓平臺(tái)反應(yīng)堆壓力容器上封頭(RPV)各通道的報(bào)警閘門閾值、信號(hào)超閘門平均值、信號(hào)降至報(bào)警閘門以下的時(shí)間見下表：

通道號(hào)  報(bào)警閘門/dB  信號(hào)超閘門平均值/dB  信號(hào)降至報(bào)警閘門以下時(shí)間

1            57                  +4                              04：06

2            57                  +3                              04：07

3            58                  +4                              04：13

4            54                  +5                              04：40

5            52                  +4                              04：12

6            56                  +2                              04：06

從數(shù)據(jù)上看，由于反應(yīng)堆壓力容器頂蓋區(qū)域范圍相對較小(頂蓋直徑為4070mm)，各探頭超標(biāo)的平均幅值與探頭離聲發(fā)射源的距離之間沒有明顯的聯(lián)系。從信號(hào)偏高持續(xù)的時(shí)間來看，4號(hào)通道持續(xù)的時(shí)間最長，降得最慢(見下圖)。

206 bar保壓平臺(tái)降壓后4號(hào)通道信號(hào)下降示意

經(jīng)過現(xiàn)場目視檢查，在頂蓋上表面56號(hào)(下圖中圓圈部位，靠近4號(hào)探頭)控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)邊緣存在硼結(jié)晶的現(xiàn)象。

反應(yīng)堆壓力容器上封頭探頭布置示意

實(shí)例二

某電廠役前檢查時(shí)，在228 bar保壓平臺(tái)，穩(wěn)壓器相關(guān)通道信號(hào)持續(xù)偏高，且離開228 bar保壓平臺(tái)，壓力開始下降過程中，超標(biāo)信號(hào)依舊存在，典型信號(hào)見下圖；經(jīng)過目視檢查，這是穩(wěn)壓器上部筒體一接管出現(xiàn)漏水而對信號(hào)產(chǎn)生的干擾(不屬于聲發(fā)射檢測范圍)。

穩(wěn)壓器典型信號(hào)示意

在現(xiàn)場，聲發(fā)射檢測往往易受外界干擾源的影響，諸如過高的加壓速度、系統(tǒng)內(nèi)流體的沖擊、泵的運(yùn)轉(zhuǎn)、交叉作業(yè)，部件附近存在的切割打磨、敲擊等活動(dòng)。因此，排除外界干擾源的影響也是保證聲發(fā)射檢測時(shí)正常有效信號(hào)采集的關(guān)鍵。

講了這么多小結(jié)一下！

核電站一回路水壓期間的聲發(fā)射檢查主要是指聲發(fā)射泄漏檢查；是聲發(fā)射技術(shù)的重要分支，其主要是對主冷卻劑系統(tǒng)承壓設(shè)備的相關(guān)焊縫泄漏導(dǎo)致的振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測。

泄漏源產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)特點(diǎn)為：

1、泄漏聲發(fā)射信號(hào)屬于連續(xù)信號(hào)。

2、泄漏聲發(fā)射信號(hào)在系統(tǒng)內(nèi)傳播，能反映諸如漏點(diǎn)位置和大小等的信息。

3、一回路泄漏所產(chǎn)生的聲發(fā)射現(xiàn)象涉及到諸多因素，如泄漏點(diǎn)尺寸大小和形狀，以及系統(tǒng)壓力、湍流等，很難建立完備的數(shù)學(xué)物理模型。

4、受聲發(fā)射源的自身特性(多樣性、信號(hào)的突發(fā)性和不確定性)、聲發(fā)射信號(hào)傳遞至傳感器的路徑、傳感器的性能、環(huán)境噪聲和聲發(fā)射檢測儀器系統(tǒng)等多種復(fù)雜因素的影響，最終顯示出的信號(hào)波形十分復(fù)雜，其與真實(shí)的聲發(fā)射源信號(hào)相差很大。因此，聲發(fā)射信號(hào)本質(zhì)上屬于一種非平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)。

5、由于在傳播過程中能量的衰減，距離泄漏源不同距離的傳感器接收到的能量不同，轉(zhuǎn)化成的信號(hào)幅值也不同。在排除噪聲等干擾因素的情況下，可根據(jù)信號(hào)幅值的高低，信號(hào)持續(xù)時(shí)間的長短來定位泄漏源的位置。

最后還有幾點(diǎn)總結(jié)請認(rèn)真看完

1、由于聲發(fā)射傳感器極其靈敏，在檢測期間有可能把干擾信號(hào)記錄下來產(chǎn)生誤報(bào)，因此排除干擾源至關(guān)重要。

2、在役的聲發(fā)射檢查，大大減小了檢漏的工作量，避免了工作人員長時(shí)間暴露在輻射環(huán)境下，有效降低了人員接收的輻射劑量。

3、核電站水壓試驗(yàn)期間的聲發(fā)射檢查，主要針對相關(guān)部件的焊縫，且焊縫形狀各異，密集分布在相對較小的區(qū)域，聲發(fā)射檢測只能用于滲漏區(qū)域的初步判定，滲漏點(diǎn)的精確定性和定位，以及具體滲漏量的測量還需其他檢測方法配合。

4、通過干擾信號(hào)的排除以及其他無損檢測方法的輔助配合，能有效地進(jìn)行一回路水壓試驗(yàn)聲發(fā)射檢測，對核電站一回路部件相關(guān)焊縫的耐壓試驗(yàn)是否合格作出有效評定。

來源：《無損檢測》2018年第1期

本文作者：邢飛龍，中廣核檢測技術(shù)有限公司 工程師，主要從事核電站的役前和在役檢查工作。