核電廠埋地管道管理方法實踐

  隨著核電廠運行時間的延長，埋地管道的劣化將會成為核電業(yè)主們不得不面對的一個重要問題。環(huán)境因素和運行工況是造成埋地管道結構完整性被破壞及其預設功能下降的主要原因，因此，電廠需要針對劣化嚴重的相關部件進行維修或替換。

  核電廠埋地管道簡述

  1.管道系統(tǒng)

  包括安全廠用水系統(tǒng)、非安全廠用水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、輔助冷卻水系統(tǒng)、廢液排放系統(tǒng)、氣體系統(tǒng)、生活水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等。

  2.主要材料

  核電廠埋地管道涉及到的材料主要包括碳鋼、鑄鐵、不銹鋼、鋼筋混凝土、玻璃鋼等。常見的管道保護方式有涂層、內襯、陰極保護以及各種保護方式的組合。

  3.腐蝕機理

  壁厚減薄型、開裂以及冶金效應導致的材料性能發(fā)生變化。

  4.失效形式

  由于埋地管道所處環(huán)境的特殊性（內表面流體、外表面土壤），因此將會產生內外兩種劣化形式。

  核電廠埋地管道管理方法實踐

  通過工程實踐，將埋地管道管理分為以下四個階段：基礎階段、檢測階段、修復階段以及緩解階段。

  1.基礎階段

  基礎階段的工作主要內容包括確立埋地管道系統(tǒng)管理對象、收集與整理埋地管道基礎信息、建立埋地管道系統(tǒng)三維可視化系統(tǒng)（如圖1所示）、管道部件風險分級等。

圖1 三維可視化系統(tǒng)

  收集與整理的管道基礎信息包括但不限于管道的設計施工圖、運行參數包括溫度、壓力以及介質、廠內外失效經驗反饋與總結等，通過數據整理明確管道的材質、埋深以及走向等信息；同時明確管道功能、運行工況以及失效后果。將收集到的信息編制成基礎信息表，作為管道進一步分級的依據。繪制管道軸測圖建立埋地管道三維可視化系統(tǒng)。

  失效可能性與失效后果嚴重性結合成以下七類風險類別，詳見圖2。

圖2 風險分級矩陣

  基礎階段的內容詳見圖3。

  2.檢測階段

  埋地管道檢測工作是其管理的重點與難點。這是因為埋地管道的可達性很差，常規(guī)檢測手段無法滿足檢測要求，給檢測工作帶來極大的挑戰(zhàn)。埋地管道檢測方法包括直接檢測與間接檢測兩種。

  直接檢測即局部開挖或管道開口時實施的檢測，包括目視檢查、超聲導波檢查以及儀表小車檢測設備等。

  目視檢查主要是指管道內部間接目視檢查，采用視頻檢測方法可以及時發(fā)現管道內存在的沉積、腐蝕嚴重的區(qū)域和局部泄漏點等問題。視頻檢測可用來檢測干管與濕管系統(tǒng)。對于濕管系統(tǒng)，當液體比較渾濁時，將會降低視頻檢測質量。目視檢測工具包括光纖內窺鏡、管道鏡、視頻檢測爬行器等。

  （超聲）導波檢測可以反映有缺陷的管道橫截面的面積損失率，用于粗檢。導波檢測的距離取決于管道涂層的類型以及土壤緊實度等因素。導波檢測優(yōu)點在于可以精確反映管道橫截面面積損失率，但同時也存在諸多限制，如檢測信號無法反應缺陷尺寸，信號無法透過彎頭、三通、閥以及其他管道部件，傳感器附近的缺陷難以被發(fā)現。

  儀表小車檢測設備包括超聲測厚裝置、漏磁測量裝置等。

  間接測量為非接觸式（非開挖）檢測方法，此類方法主要在地面實施，用來檢查管道涂層的質量以及雜散電流等，依據涂層質量來判定埋地管道外表面腐蝕情況。常見的檢測方法為電磁電勢梯度法，常見的檢測設備有PCM+、探地雷達、SCM雜散電流檢測設備。檢測方法見圖4。

  工程實踐中采用工業(yè)視頻檢測爬行器對某電廠埋地玻璃鋼管線檢查，成功找到了泄漏點并清除了管道內小塊異物。渾濁的液體對視頻清晰度影響較大，探頭移動過程中需要緩進緩出。

  實踐表明使用PCM+檢測金屬管道埋深、走向以及防腐層質量時，應避開復雜管網區(qū)域，雜散電流對設備檢測結果影響較大。目前我們MsS磁致伸縮超聲導波可實現30米直管檢測，精度可達3%。

  3.修復階段

  修復檢測階段發(fā)現的問題，常用的修復方法包括焊接修復與非焊接修復兩種。任何一種修復計劃都需要考慮以下幾方面因素：修復對管道流量的影響；修復材料與運行環(huán)境以及假定事故環(huán)境下的兼容性；修復材料的機械性能以及安裝要求符合標準規(guī)范；考慮下次檢測與替換的周期。

  常用的焊接修復包括管段替換、角焊縫修補、外表面對焊、套管焊接修補等。常用的非焊接修復方法包括內襯注入技術、夾具修復、螺紋修復、螺栓漏箱修復等。修復階段需完成失效部件原因分析并制定下次的檢測計劃。

  實踐中針對腐蝕比較嚴重或破裂的管段采用管替換的方式進行修復，對于泄漏點的修復常采取角焊縫補焊或套管焊接的方式進行修復，新增的焊縫將成為失效的薄弱環(huán)節(jié)。焊后須對焊縫進行無損檢測，以確保修復行動的有效性。

  4.緩解階段

  針對失效原因實施相應的緩解措施可以有效的延緩埋地管道的腐蝕劣化，降低腐蝕現象的發(fā)生幾率，延長埋地管道的服役壽命。

  常用的緩解措施包括：水處理 （添加微生物殺滅劑、沉積物控制劑、腐蝕抑制劑等）、管道內表面定期清理、采用合適的涂層與內襯以及陰極保護等。

  工程實踐中緩解的重點在于管內流體質量的控制。采用BioGERGRE微生物膜監(jiān)測系統(tǒng)可以有效監(jiān)測海水管道系統(tǒng)微生物含量以及生長情況，從而優(yōu)化加藥時機以及藥量控制。

  結語

  迄今，已在國內某核電廠開展埋地管道相關工作，建立埋地管道管理大綱，編制了埋地管道基礎信息數據庫、實現了管段部件分級以及三位可視化管理系統(tǒng)的建立，并采用PCM+、內窺鏡以及面測厚等對埋地管道進行檢測，但在維修與緩解階段工作涉及不多，這也是今后工作的重點。

侵權刪