[发明专利]核电站压力管道泄漏声发射监测方法及其监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种核电站压力管道的监测方法和监测系统，具体涉及一种核电站压力管道泄漏声发射监测方法及其监测系统。

背景技术

核电站的压力容器和管道存在大量的焊接结构，在众多的焊缝中会存在焊接缺陷，同时，压力容器与管道在役期间，往往由于开、停及工况（温度与压力）的波动而承受交变载荷，同时还受环境（如辐射）和介质（如腐蚀）等影响，这都会使压力容器和管道中的原有缺陷产生起裂、扩展，有时还会萌生新的缺陷。

含有缺陷的压力容器及管道，在生产中引起裂纹的萌生、扩展，最终导致压力容器与管道的失效；其失效形式有泄漏和爆破两种。

为避免爆破的发生，破前漏（LBB，Break Before Leak）评定准则由此产生。

LBB失效过程分为四个阶段：表面裂纹亚临界扩展；局部失稳（裂纹穿透）；穿透裂纹亚临界扩展和整体失稳（爆破或大破口）。

目前国际公认的LBB标准规定必须使用三种独立的泄漏监测系统，分别采用三种不同的监测方法，联合对核反应堆主回路系统压力边界泄漏进行监测和评估。

普遍采用的三种泄漏监测方法包括：压力边界泄漏声发射监测、压力边界泄漏绝对湿度监测和环境放射性监测。

通过压力边界泄漏声发射监测和压力边界泄漏绝对湿度监测，实现泄漏定位和泄漏率估计，为应用LBB分析技术对设备裂纹尺寸计算和评估提供依据，防止大破口失水事故的发生。但是，目前的压力边界泄漏声发射监测方法，只能实现压力管道泄漏的鉴别和定位，不能对泄漏进行精确的定量分析，缺乏对泄漏率的有效估计。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种核电站压力管道泄漏声发射监测方法及其监测系统；该方法和系统可实现对核电站压力管道泄漏定位和泄漏率估计。

本发明的技术方案如下：

一种核电站压力管道泄漏声发射监测方法，其特征在于：所述的监测方法按以下步骤进行：

步骤一  制备贯穿泄漏的管道泄漏试验件，模拟核电站管道缺陷萌生、起裂、扩展。

 利用0Cr18Ni10Ti高压管材作为试件，采用电火花刻蚀加工，在管道试件内表面刻蚀一个轴向V形沟槽，利用压力管道裂纹开口面积计算模型和裂纹泄漏计算模型，计算出预期泄漏率对应的贯穿裂纹尺寸，将管道试件连接到液压疲劳试验装置上，通过循环加载，使得疲劳裂纹萌生、扩展并贯穿壁厚，直至达到预定的穿透裂纹长度，由此制作出不同长度裂纹的泄漏试验件。

步骤二  对压力管道泄漏进行鉴别、定位与定量。

通过试验标定微泄漏时声发射信号幅度，作为泄漏鉴别阈值，通过动态检测声发射信号幅度有效值，在设定的时间段内，声发射信号幅度持续超过阈值，则认为泄漏发生；根据声发射信号在金属管道上传播，具有指数衰减的特性，通过试验标定衰减系数，在监测区间管道上，安装声发射传感器，监测传感器通道响应的声发射信号幅度，利用信号指数衰减特性，实现泄漏定位；在一定压力范围内和一定泄漏率范围内，泄漏声发射信号幅度与泄漏率间具有指数关系，通过试验标定出该系数，并做压力和泄漏率适应性修正，通过连续监测泄漏声发射信号幅度，即实现泄漏率的估计。

步骤三  模拟核电站高温高压环境的管道贯穿裂纹泄漏。

采用模拟核电站管道压力和温度的动力设备综合试验装置测量试件贯穿裂纹的泄漏率；在试验段上设温度、压力测点；声发射传感器采用波导安装方式，首先利用无裂纹试件，进行管道保温层热致声效应试验，然后换用贯穿裂纹试件，将动力设备综合试验装置升温升压至额定工况，利用稳压器中的高温高压过热水，作为泄漏介质；打开试验接口前端截止阀和试验段后端排气阀，待试验段内充满水,并且管内温度恒定时，关闭排气阀；利用压力边界泄漏监测试验样机，对贯穿裂纹泄漏产生的声发射信号进行不间断采集、分析与记录；对试验数据进行处理，得到泄漏定位与定量模型的衰减系数和标定系数。

如上所述的核电站压力管道泄漏声发射监测方法，其特征在于：所述监测方法的步骤二中对压力管道泄漏进行鉴别、定位与定量需建立泄漏定位与泄漏率定量模型；泄漏监测以泄漏声发射信号水平为压力边界泄漏鉴别特征量，通过对各通道的浮动噪声水平进行跟踪监测，同时将各时刻的信号水平与浮动噪声水平进行比较，如果在一个比较长的时间段内，通道的信号水平均超过浮动噪声水平，就可判断出该区间发生了泄漏，同时进行压力边界泄漏定位与定量估计，并发送泄漏报警信号；压力边界泄漏点产生的声发射信号沿管道表面传播，传播过程中信号发生衰减，并具有随距离指数衰减的特性；根据这一特性，建立下述泄漏定位与泄漏率定量模型。