俞霁
三门核电有限公司 浙江省台州市 317109
前言
当前全球都面临着资源枯竭和环境保护的双重压力。核能作为一种替代传统化石燃料的绿色能源，从1954年对一座核电站建成开始，如何通过核能高效、安全的发电一直是人们追求的目标。凝汽器作为核电站中汽轮发电机组的重要设备，它的安全稳定运行也关系着整个机组的运行安全。
关键词：凝汽器、失效分析、管理优化
Abstract：At present,the word is facing the dual pressure of resource exhaustion and environmental protection. Nuclear energy as a green energy to substitute the traditional fossil fuels ,from the first nuclear power station was built in 1954, how to use nuclear power generation high-efficiency and safely, has always been people’s pursuit. The condenser is an important equipment of the turbine generator set in nuclear power plant ,the safe and stable operation of condenser is related to the safety of nuclear power plant.
KEYWORD：Condenser、failure analysis、management optimization
引言
凝汽器是一种大型管壳式换热器，作为核电站二回路热力循环中的热阱，主要部件包括管板、支撑板、钛管、水室、壳体、膨胀节、二次滤网等。凝汽器正常运行时循环冷却水通过水室、管板进入换热管，凝结水侧接收来自低压缸的排汽，这些排汽通过内部流动冷却水的换热管表面被冷凝成液体，热能从蒸汽转移到循环冷却水被带走。
目前国内运行核电站均沿海而建，以海水作为三回路冷却介质，凝汽器运行过程中有着流量大、真空度要求高、对二回路水质要求严苛等特点。核电站运行期间凝汽器中钛管、膨胀节、二次滤网等设备长期面临着矿物盐侵蚀、海水冲击、异物撞击等风险，时有发生换热管破损泄露、膨胀节老化失效、二次滤网破损等问题，造成凝汽器失效，严重影响凝汽器及机组的安全运行。
本文统计了国内某集团旗下在役核电机组自2000年以来因凝汽器失效导致的运行事件，通过统计分析事件中凝汽器失效原因，给出合理的凝汽器管理意见。
凝汽器失效事件统计及原因分析
对某集团下运行核电站自2000年至今发生的凝汽器泄漏/损伤事件进行统计，期间共发生46起凝汽器泄漏/损伤事件。46次凝汽器泄漏/损伤事件中，有40起为换热钛管或其密封焊缝失效导致凝汽器中海水向凝结水侧泄漏或潜在泄漏，6起为水室橡胶膨胀节泄漏导致凝汽器真空真空度降低。46起泄漏事件中有25起造成了机组降功率，1起造成机组停机，其余20起事件虽未直接造成机组降功率/停堆，但也严重影响了机组的建安调试和安全运行。
通过统计分析发现46期凝汽器失效安全事件中造成凝汽器失效的主要原因为泥沙冲刷，海水中异物进入钛管对钛管造成磨损，汽侧异物打击造成钛管穿孔泄漏，凝汽器堵管后缺陷堵头脱落打击等。
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综合分析46起事件，总结造成凝汽器失效的主要原因，重点冲异物打击、海水腐蚀两方面进行分析：
统计案例中造成凝汽器失效事件最多是海水侧异物打击，占比高达21.7%。异物主要包括海水中甲壳类生物壳体、石子及一些其他异物，此类异物进入凝汽器系统后经循坏水携带反复冲击换热钛管，造成凝汽器换热钛管磨损、破裂，从造成凝汽器失效。
案例事件中包括了6起凝汽器汽侧异物打击事件，包括汽轮机低压缸末及叶片脱落及安装调试、维修过程等过程中遗留在系统内的异物在运行阶段由于蒸汽冲击携带进入凝汽器中，造成的凝汽器汽侧物体打击致使钛管穿孔泄漏失效。
凝汽器收到海水腐蚀作用造成凝汽器失效占比也达19.6%。由于机组运行阶段凝汽器长期收到大流量海水及海水中泥沙冲刷，形成海水的化学腐蚀、电化学腐蚀及泥沙冲击造成的机械腐蚀，使得凝汽器钛管壁减薄不断减薄直至钛管破损完全失效。
凝汽器二次滤网的破损或安装不到位滤网间隙过道大，导致海水中的异物（破损滤网本体、石块、贝壳等）直接进入凝汽器钛管，对钛管及焊接连接处造成打击、磨损，引起钛管管壁穿孔泄漏。【1】
凝汽器换热钛管失效后通常采用堵管的方式进行修复，也曾有案例出现因为堵管堵头脱落，造成凝汽器换热管二次失效，脱落堵头在凝汽器系统中成为异物操作钛管破损的案例。
凝汽器制造及运行阶段管理优化
通过分析上诉三项凝汽器失效的主要原因，在凝汽器质量管理方面，应着重关注以下方面几个方面：
凝汽器系统防异物：根据分析可知凝汽器失效事件中相当一部分是由于凝汽器钛管被异物击穿导致，异物种类包括海水中的贝壳、石子、系统汽侧通流部分焊缝上未清除的焊渣及系统设备损坏脱落零部件等。因此在运行阶段应加强对凝汽器防异物的管理，合理选择凝汽器二次滤网型号及材质，保证滤网正常功能、合理选择堵管堵头，防止堵头二次掉落、加强设备本体质量管控防止形成汽侧异物，尽可能减少异物进入凝汽器系统中。
凝汽器二次滤网管理：凝汽器二次滤网的可靠性也面临着巨大挑战，包括由于泥沙长期冲击导致的滤网疲劳破损、安装过程中滤网固定的可靠性、及滤网材质尺寸的合理选择等。应加避免由于安装不到位导致的网片振动和破损，合理评估二次滤网的检查周期及标准，周期检查时加强对二次滤网网片松动剂破损的检查。
泥沙冲刷对凝汽器换热管影响的管理：对于循环水中泥沙含量较高的机组，应该对泥沙磨损对换热管的影响，因为泥沙冲刷磨损这一影响因普遍存在且无法避免，所以需要考虑对凝汽器换热管进行定期监督和长期跟踪评价，同时做好换热管流场分析及涡流检查。【2】
结语
通过对46起凝汽器失效事件的原因分析，多数凝汽器失效事件是由于凝汽器换热管磨损导致，包括海水腐蚀、泥沙冲击、异物撞击等原因。在凝汽器管理方面也应该加强对换热管的保护及定期检查，从做好系统汽侧及海水侧防异物、加强二次滤网的管理、加强凝汽器维修过程的监督管理等方面入手，使凝汽器运行做到可知可控，确保核电厂安全、可靠、经济运行。
参考文献：
【1】郁光廷. 核电厂凝汽器传热管失效分析和预防策略
【2】侯海轻. 核电厂凝汽器传热管失效分析和预防策略的思考【A】1674-1145（2018）6-387-01