核電廠設(shè)備不可達(dá)區(qū)域腐蝕檢查裝備開發(fā)

劉洪群 張彥召 劉 忠

（蘇州熱工研究院有限公司，江蘇 蘇州 215004）

0 引言

腐蝕是核電廠設(shè)備和結(jié)構(gòu)失效的主要模式之一[1-3]。從國內(nèi)外核電站的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)反饋來看，腐蝕問題廣泛存在于核電站的各類系統(tǒng)中，并且隨著運(yùn)行時(shí)間的逐漸延長，核電廠的腐蝕問題會(huì)逐漸增多和加劇，而突發(fā)的重大腐蝕問題可能會(huì)直接影響到大修工期和進(jìn)度，甚至威脅到機(jī)組和設(shè)備的安全，給電站造成不良的社會(huì)影響和重大的經(jīng)濟(jì)損失。目前，國內(nèi)各核電廠均建有腐蝕關(guān)鍵敏感設(shè)備的預(yù)防性防腐蝕管理大綱，預(yù)防性的開展腐蝕檢查評估工作來控制設(shè)備的腐蝕狀態(tài)，減少重要設(shè)備發(fā)生腐蝕失效的幾率。核電廠現(xiàn)場設(shè)備腐蝕檢查過程中，常常遇到很多設(shè)備或管道存在檢查不可達(dá)區(qū)域[4]，導(dǎo)致無法進(jìn)行腐蝕檢查，無法獲得設(shè)備的腐蝕狀態(tài)，存在一定的隱患。

本文對核電廠現(xiàn)場腐蝕工作現(xiàn)有的目視腐蝕檢查手段以及遇到的不可達(dá)區(qū)域工況進(jìn)行了梳理，并開發(fā)了一套不可達(dá)區(qū)域腐蝕檢查及智能診斷裝備。

1 現(xiàn)有腐蝕檢查技術(shù)手段

目前，國內(nèi)外針對不同的場景需要，開發(fā)有不同的腐蝕檢查技術(shù)產(chǎn)品，詳細(xì)如下：

（1）內(nèi)窺鏡，主要適用于傳熱管等管徑較小的管道，受限于其鏡頭尺寸和柔性的結(jié)構(gòu)，不適用于核電廠海水管道等大管徑管道的內(nèi)部腐蝕檢查工作；

（2）管道鏡，該類產(chǎn)品主要用于城市地下管道的目視檢查工作中，目前市面上的產(chǎn)品可以達(dá)到50倍光學(xué)變焦，并配有良好的照明補(bǔ)光系統(tǒng)，可以用于長直的管道腐蝕檢查工作；

（3）蟹式管道機(jī)器人，該類產(chǎn)品的出現(xiàn)主要是補(bǔ)充內(nèi)窺鏡無法實(shí)現(xiàn)的管道的腐蝕檢查技術(shù)空白，但該類設(shè)備適用的管徑范圍有限，無法滿足核電現(xiàn)場海水管道的腐蝕檢查需求；

（4）履帶磁吸式管道機(jī)器人，該類產(chǎn)品可以用于管道的內(nèi)部腐蝕檢查、容器的內(nèi)外部腐蝕檢查；

（5）室內(nèi)無人機(jī)，該類產(chǎn)品適用于容器、室內(nèi)狹窄空間的腐蝕檢查工作；

（6）室外無人機(jī)，該類產(chǎn)品適用于大型儲(chǔ)罐、構(gòu)筑物的室外腐蝕檢查工作。

2 核電廠腐蝕檢查不可達(dá)區(qū)域梳理

造成設(shè)備腐蝕檢查不可達(dá)的因素有很多種，例如距離地面遠(yuǎn)近、有無障礙物遮擋、設(shè)備開口大小、內(nèi)部空間尺寸、空間復(fù)雜程度、有無水體覆蓋等等，將不可達(dá)部位類型分為室外大型儲(chǔ)罐、室內(nèi)大型儲(chǔ)罐、小型容器、小支管等10類，如表1所示。

表1 核電廠腐蝕檢查不可達(dá)區(qū)域分類

表1 （續(xù)）

3 不可達(dá)區(qū)域腐蝕檢查及智能診斷裝備開發(fā)

現(xiàn)有的腐蝕檢查技術(shù)手段如內(nèi)窺鏡、管道鏡、管道機(jī)器人等可以覆蓋上述部分工作場景，但是小型容器（內(nèi)部）、小支管兩種工況尚無有效的檢查裝備。海水管道彎管工況可以采用管道機(jī)器人檢查，不過僅僅檢查彎管部位，采用管道機(jī)器人的投入產(chǎn)出比過高，且準(zhǔn)備時(shí)長過長。針對上述三種工況，開發(fā)了一種腐蝕檢查及智能診斷裝備。

本裝備總體由鏡頭模組、旋轉(zhuǎn)云臺(tái)、撓性支桿、便攜式主機(jī)、操作手柄、大容量鋰電池以及各種線纜組成。基于現(xiàn)有條件的限值，各組成部分至少應(yīng)能實(shí)現(xiàn)以下基本功能：鏡頭模組應(yīng)能實(shí)現(xiàn)拍攝、補(bǔ)光的作用；旋轉(zhuǎn)云臺(tái)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)鏡頭模組旋轉(zhuǎn)；撓性支桿的長度控制在2000mm左右，可以自由的彎曲定型；便攜式主體應(yīng)能提供足夠的硬件性能和軟件支持；操作手柄應(yīng)可以控制鏡頭模組的拍攝、補(bǔ)光、錄像等；大容量鋰電池可提供足夠的續(xù)航；各種線纜應(yīng)能保證圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、電源供給的穩(wěn)定性以及信號(hào)控制的低延遲。采用雙4K像素高清鏡頭具有雙目高清觀測能力，采用高清數(shù)據(jù)線，實(shí)時(shí)將高清畫面?zhèn)髦凉た刂鳈C(jī)，通過專用算法，能夠?qū)Ρ粶y腐蝕缺陷進(jìn)行三維測量，如圖1所示。

圖1 智能診斷裝備示意圖

4 結(jié)語

核電廠很多設(shè)備或管道存在檢查不可達(dá)區(qū)域，該區(qū)域的腐蝕問題一直困擾著核電工作人員。通過本文開發(fā)的設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)對中型管道轉(zhuǎn)彎處的內(nèi)部檢查，保證核電廠工作人員及時(shí)掌握該不可達(dá)部位的腐蝕狀態(tài)，避免因腐蝕原因?qū)е碌陌踩录l(fā)生。隨著科技的發(fā)展，自動(dòng)化、智能化的腐蝕檢查手段越來越多，這些新技術(shù)的使用極大地補(bǔ)充了現(xiàn)有檢查手段，進(jìn)一步提高了設(shè)備的安全性。