核电厂蒸汽发生器维修工艺探讨

核电厂蒸汽发生器维修工艺探讨

苏发昌 胡强

国核示范电站有限责任公司 山东省威海市 264200

摘要：随着我国社会生产总用电需求量的不断增加，传统火力发电方式会产生大量的煤炭资源消耗，且会产生一定的污染，太阳能、风能等发电方式不够稳定，存在着很大的局限性，因此我国大力开展核电厂建设，核电是一种高效的电力能源生产方式，且具有环保性。在核电厂运行中，蒸汽发生器具有重要的作用，但是会因多种因素出现损坏，需要采用科学的维修工艺进行处理。本文对核电厂蒸汽发生器维修工艺进行了深入地研究与分析，并提出一些合理的意见和措施，旨在进一步促进我国核电厂蒸汽发生器维修工艺水平提升。

关键词：核电厂；蒸汽发生器；故障维修；维修工艺；优化措施

随着我国核电厂的大力建设，核电发电已经成为我国电力能源的主要生产方式。在核电厂生产运行期间，蒸汽发生器具有重要的作用，随着运行时间的延长，蒸汽发生器会发生多种不同故障，例如传热管腐蚀、管壁变薄等问题，从而会对传热效率以及核电站的生产安全造成很大的影响，为此核电厂需要加强对蒸汽发生器的日常检查工作，当发现蒸汽发生器存在缺陷或故障时，需要立即停止运行并开展维修，根据故障或缺陷的具体情况，采取科学的维修工艺，从而保证蒸汽发生器能够正常运行。

1核电厂蒸汽发生器故障简要分析

在核电厂电力生产期间，压水堆核电厂蒸汽发生器属于大型热交换容器，主要功能是将核燃料所产生的热能转换为蒸汽推动汽轮机发电所需要的动能。蒸汽发生器是核电厂内连接一回路和二回路的大型装置，蒸汽发生器的成本价格较高，其在运行过程中会受到多种因素的影响，出现不同类型的故障，主要包括传热管腐蚀问题、机械损伤问题、机械磨损问题以及机械疲劳问题等，进而导致蒸汽发生器无法正常安全运行，不论蒸汽发生器发生哪一种故障，都会对核电厂的安全运行造成很大干扰，同时降低核电厂电力能源生产效率，从而对核电厂经济效益造成严重的影响^[1]。

2核电厂安全运行分析

蒸汽发生器作为核电厂电力生产系统中的核心装置之一，蒸汽发生器的质量能够对核电厂运行安全造成直接的影响。因此，为了确保核电厂运行安全，技术人员需要定期对蒸汽发生器的传热管进行在役检查，从而及时发现存在的缺陷故障，进而第一时间开展维修，使其能够保持正常运行状态，进而能够提高核电厂运行安全性。现阶段，国内外大部分压水堆核电厂蒸汽发生器的维修主要采用三种工艺方式，即清洗、堵管和更换，针对蒸汽发生器的一般缺陷故障问题具有良好的修复效果，能够有效解决蒸汽发生器的多种故障，从而提高核电厂运行安全性和经济性^[2]。

3核电厂蒸汽发生器维修工艺分析

根据蒸汽发生器不同的缺陷类型，所采用的维修工艺有所不同，以我国核电厂在蒸汽发生器缺陷方面的维修经验来看，基本采用上述三种维修工艺，针对常见的蒸汽发生器缺陷故障具有良好的修复效果。

3.1蒸汽发生器清洗维修工艺分析

核电厂二回路用水一般为全挥发性水处理，主要以海水作为源水，，采用除盐除氧措施后，就能够为二回路所使用。因为当前压水堆核电站主要采用立式、自然循环的U型管类型的蒸汽发生器，二回路在水上升和下降时，腐蚀物质会在管板和管束支撑板之间的缝隙沉积，这些沉积的腐蚀物质会随着温度和压力的变化而变化，当腐蚀沉积物的变形达到一定程度时，就会对传热管产生压力，进而导致传热管出现凹陷缺陷问题，还会导致传热管被腐蚀，所以需要定期对该部分进行清洗，保证传热管质量。

蒸汽发生器的清洗维修工艺通常可以采用化学清洗和机械清洗两种不同方式，化学清洗主要是采用化学溶液进行浸泡，使腐蚀物沉积能够被分解，其中的铁元素和铜元素会被充分溶解。当前我国所采用的化学清洗剂主要由SGO GEPR1化学清洗剂（美国生产）、KWU化学清洗剂（德国生产）以及EDF化学清洗剂（法国生产），根据我国核电厂清洗维修工艺开展情况来看，平均清洗腐蚀物沉积超过3100kg，最多超过9800kg，化学清洗是一种效果较高的维修工艺，能够将传热管区域所积聚的腐蚀物沉积有效清除，从而防止腐蚀沉积物堆积。机械清洗工艺较为简单，主要采用外接离线装置，通过高压水将管板中所积聚的腐蚀沉积物打碎并冲出。结合吸收装置将其吸收并过滤，从而能够使腐蚀沉积物被清除，我国当前核电厂采用机械清洗工艺的周期一般为每个换料大俢一次，具有良好的清除效果。

2.2蒸汽发生器堵管维修工作

核电厂会制定定期的蒸汽发生器检修计划，重点是对重要管式热交换设备受到损伤程度的检查，主要采用涡流检测方式，蒸汽发生器作为一回路和二回路的主要关键设备，针对蒸汽发生器的检查方式主要是采用管束全检方式和抽检方式，涡流检查方式的准确性较高，能够准确识别出所存在的缺陷，通过对涡流信号的观测，即可定位缺陷存在的具体位置，从而结合后续的检查工作，则能够确定被损伤的具体程度，根据损伤程度采取不同的维修策略，保证管束能够得到修复。

蒸汽发生器堵管维修工艺主要应用在以下三种条件下：（1）探头无法顺利通过传热管。（2）胀管末端距离管板的长度不足。（3）材料损失量超过了规定范围，规定范围一般为管壁厚度的40%。针对需要采用堵管维修工艺的传热管，最为有效的方式是将U型管两端管口通过堵头机械胀管和焊接堵塞隔离管束，堵管数量一般控制在10%之内^[3]。机械胀管对于非管板区域的管束缺陷维修具有良好的效果，通过采用人工作业的方式，能够有效维修该缺陷。如果根据检测结果显示，缺陷发生位置在管板焊管焊接区域，采用机械胀管的方式则无法保证该区域的密封性，从而可能会发生一定的泄漏分散风险，针对该问题的维修一般是采用堵头将管口全部焊接，从而提高一回路和二回路的封闭性。堵头焊接工艺较为复杂，需要焊接人员具有专业的能力，并提前做好实验室演练以及模型模拟，从而提高堵头焊接工艺的可靠性，是保证封闭性的一种有效方式。

2.3蒸汽发生器更换工艺

压水堆核电厂蒸汽发生器在一回路系统压力界面中占有很大比例，所以必须确保蒸汽发生器质量，才能够提高核电厂电力生产安全性。虽然堵管维修工艺能够解决管束安全性基本问题，但是如果堵管数量超过10%后，蒸汽发生器的热交换效率将会下降，从而影响生产效率，导致核电厂经济效益下降，外加需要额外的维修成本，对于核电厂运行经济性会造成严重的影响。因此，当蒸汽发生器堵管超过10%的情况下，需要更换蒸汽发生器，既可以保证核电厂生产安全，还能够提高核电厂生产经济效益，延长电力生产系统使用寿命。在蒸汽发生器更换前，需要向有关部门报批，经过专家统一讨论后制定科学的更换方案，以及确定新蒸汽发生器的性能参数，经过审查后才能对蒸汽发生器进行更换。根据蒸汽发生器更换的经验来看，首先需要将旧蒸汽发生器的管道切除，在新蒸汽发生器安装前，需要开展水压试验，从而确保新蒸汽发生器安装效果，提高核电厂生产效率。

结束语

综上所述，本文详细阐述了核电厂蒸汽发生器多种有效的维修工艺，希望能够对我国核电厂安全运行发挥出一定的借鉴和帮助作用，提高核电厂运行安全性和稳定性。

参考文献

[1]高明华, 韩玉刚, 雷水雄,等. 核电厂蒸汽发生器运行维护的措施[J]. 压力容器, 2019, 036(004):P.74-78.

[2]核电蒸汽发生器胀接接头质量事故分析及应对措施研究[J]. 压力容器, 2019, 036(011):P.70-73.

[3]丽艳, 苏桐, 郭凯,等. 压水堆核电站蒸汽发生器二次侧两相流流场特性模拟[J]. 天津大学学报(自然科学与工程技术版), 2019, v.52;No.342(07):P.81-89.