杨汉民
中国核工业第五建设有限公司 上海市 201512
摘要：作为核电工程中的重要系统，管道系统是核电顺利生产的基础设施。核电管道工程流程复杂，施工环节多，而整个管道的密闭性和完整性影响着核电厂能否正常运作，因此就必须要对其进行科学的检测。文章将基于对氦气检漏技术在核电管道工程中的应用进行分析。
关键词：氦气检漏技术；核电管道工程；应用
核电管道工程的质量与其密闭性有着极为重要的关系。为了防止核电生产过程中由于管道密闭性差导致的泄漏事故发生，就必须在投入运行前对核电管道进行全面的检测。氦气检漏作为一种安全科学的技术手段，能够有效对核电管道的密闭性进行检测，因此文章将对氦气检漏技术在核电管道中的应用进行具体分析。
1.氦气检漏技术
氦气检漏技术也被称作氦质谱检漏，是一种无损检漏技术，其原理是以氦气作为示踪气体，利用氦质谱仪对管道泄漏情况进行高精度的判断。与其它检漏技术相比，该技术检测灵敏度可达10-12 Pa·m3/s，响应时间最快为3秒，具有灵敏度高，检测速度快，定位准确等诸多优点特点[1]。另外氦气属于惰性气体，对人体和周围环境不会产生危害，亦不会对检测对象造成破坏，所以氦气检漏技术很适合核电管道的密封性检测。常见的氦气检漏法有真空检漏法、正压检漏法以及吸枪累积比对法。
针对于核电管道工程的复杂性，一般采用真空检漏法和正压检漏法。真空检漏法是利用真空泵将管道内部抽成真空状态，然后在管道表面施加氦气，当管道有孔洞、裂缝等缺存在时，氦气就会通过这些缺陷进入管道内部，然后被氦质谱检测仪检测出。而正压检漏法则是将氦气充入被检对象内部，然后通过吸枪对被检对象的外部进行扫描，以实现对泄漏部位的准确定位[2]。
2.氦气检漏过程
2.1充分的检漏准备
在检漏工作开始前，应由相应的技术人员撰写具体的检测技术方案，确定检测方法，明确检测范围和检测方向，针对具体的操作流程，应具有详细精确的步骤等。
一是人员资格的核定，根据我国关于核安全设备检测的有关规定，氦气检漏工作的从业人员必须具有相应的检测资格，拥有1级及以上检测资格的人员可以进行实操，但对检测结果的判定和相关检测报告的编写仅限于拥有2级及以上检测资格的人员，因此对检漏人员有极其严格的要求；二是对检测设备的硬性要求，尤其是氦质谱仪及相应的计量仪器必须按照相关的标准进行采用，设备资质和规格要符合实际检测需要。在设备的安装环节，要确定好漏洞的放置部位，尽可能针对容易出现问题的管道部位进行安放，以提升检测的准确性；三是对检测气体的要求，检测过程中使用的氦气应为工业用氦气，并符合相关的国家标准，且气体纯度应高于99.99%，不符合相关标准的气体不能形成有效的检测报告[3]；四是检测环境的要求，首先要充分确保空间内温度和湿度条件满足检测仪的工作条件，以免因环境因素产生较大的误差；然后是管道系统内部清洁干燥，确保无异物干扰；五是检测对象一定符合相关的施工标准，然后进行密闭操作，在密闭过程中，要避免其他干扰因子的存在。
2.2真空检漏法
在检测开始前，需要将管道进行干燥处理，保持管道内部温度在60℃以内。待干燥时间达到要求后，使用真空泵平稳将其内部空气抽出，保证管内处于真空状态。当系统压力达到临界值时，将被检测的管道与检漏仪质谱室相连接，并将质谱仪调整到检测状态，对核电管道内部的氦气本底数值进行测定。
然后将参考漏孔打开，让氦气逐渐进入管道中，此时技术人员应对其氦气变化数值进行记录，并计量系统反应时间和参考漏孔的标准值，最后关闭参考漏孔，记录氦质谱仪的稳定时间，确定管道内二次本底数值。经过以上操作完成对仪器的校准工作，能够有效确保检漏的准确性[4]。
核电管道的氦气检测，应保证其内部压强与临界值一致，然后使用喷枪向不同的管道部位喷射氦气，并对氦气浓度进行监测和记录。
2.3正压检漏法
正压检漏法在检测前同样需要对检测的管道部分进行清理，确保管道内无异物和残余气体影响，然后再对系统进行加压操作 [5]。正压检漏法与真空检漏法最大的区别是气体的使用差异，正压检漏法分别使用氮气和氦气先后向管道内部加压。加压过程中，要确保氦气的浓度占混合气体的10%以上，且管道内部压强与检测过程中的压强保持一致。在充气过程中，要进行仔细计算，确保氦气体积占据管道内部空间的10%以上，待氦气达到要求后再逐渐充入氮气，然后封闭管道，确保30min内管道内气体压强无变化。接着进行相关仪器的校准操作，首先是把氦质谱仪吸枪放在标准漏孔上扫查，整个扫查过程，要确保吸枪头部与标准漏孔的距离小于3mm，且扫查速率要小于标准漏孔的气体泄漏速率。校准操作必须要严格控制时间，确保时间在合理范围内，以提高确定泄漏位置的效率。
正压检漏法的操作环境应尽量选取风力小的环境，减少因空气流动对灵敏度的影响。检测过程中要尽可能全面地对管道表面进行扫查，确保吸枪嘴与管道的距离小于校准时的距离，如校准距离为3mm则正常检测过程中应控制在3mm以内。检测过程一定要着重对连接处进行重点扫查，尤其是通过法兰或焊接进行连接的管道部位，并及时记录被检查位置的漏气速率，若出现异常应及时做好标记并进行汇报。
3.氦气检漏技术中的注意事项
3.1定量和定位双重要求
在对核电管道进行检漏的过程中，无论采用哪种方法，都需要确保检测的准确性，因此对于检测对象的状态必须有精确的数据要求。根据检测对象和监测方法的不同，要采用不同标准的压强，对仪器的校准也要多次重复进行，尽量避免偶然误差的发生。其次针对不同的检测对象，要合理选用方法，尽可能确保定位点的准确，如检测对象可以漏洞较多，要采用不同方法结合互补的方式进一步重新精确测量，以达到全面的检测效果。
3.2关注特殊节点
核电管道工程属于复杂的大型工程，整个管道系统既包含了大量的管道，也包含了数量极为庞大的阀门结构，管道与管道直接也多采用不同的连接方式。阀门、焊缝、法兰密封面等节点属于可疑漏点较多的部位，这类可疑漏点较多的特殊节点在投入使用过程中，是管道内流动介质冲击的主要对象，较其他部分的一体式管道更容易发生泄漏风险。因此在氦气检漏过程中，技术人员要对这些特殊节点进行充分的关注，反复确认是否对泄漏点已经充分定位。
结束语
作为实现可持续发展和现代化社会建设的重要行业，核电是我国新能源发展的朝阳行业，正处于飞速发展中。随着我国核电技术的不断更新，未来将会涌现出更多的核电站。要保证核电事业的顺利发展，就要对核电工程中的管道结构部分引起充分重视，避免在核电系统运转过程中发生介质泄漏事件，以防巨大的安全隐患。氦气检测技术作为一门科学、安全的无损检测技术，能够有效对核电管道系统的密封性进行检验，是促进我国核电事业平稳发展的重要助力。
参考文献
[1]苗双喜,张伟,徐竹林.氦氮检漏在管道检测中运用[J].石化技术,2018,25(03):280.
[2]张冰.核电厂氦气检漏技术分析与应用[J].机械,2016,43(09):71-74+80.
[3]杨明山.氦气检漏技术及其在核电管道工程中的应用[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2016(09):67-68.
[4]黄文平,王成智.基于氦质谱检漏仪下的检漏技术研究[J].电子技术与软件工程,2016(04):98-99.
[5]柏佳磊,姜伟,瞿燕明.核电站化容系统氦检漏技术研究[J].无损探伤,2012,36(02):45-47.