一种利用硼泄漏检测高温高压水管道微裂纹的方法技术领域
本发明属于高温高压水环境下管道损伤检测领域，具体涉及一种利用硼泄漏检测
高温高压水管道微裂纹的方法。
背景技术
核电是国民经济和社会持续发展的重大战略能源之一，随着核电的蓬勃发展，其
安全性已成为国家和民众关注的焦点。
作为核岛的重要组成部分，蒸汽发生器是能量交换、连接核电一回路和二回路管
道的关键部件。由于蒸汽发生器管道内外系统分别连接核电一、二回路，同时承受高温高压
水环境下的腐蚀、应力腐蚀等，蒸汽发生器管道在长时间服役过程中容易造成腐蚀坑、管壁
减薄，严重时甚至出现微裂纹、管道破裂导致一回路介质泄露等，对核电安全危害极大。因
此，对蒸汽发生器管道进行高温高压水环境下管道损伤检测，成为提高核电站运行安全、维
护核电站可持续性运行的重要途径。
在实验室条件下为了研究蒸汽发生器以及核岛重要部件的腐蚀性能和服役行为，
通常通过搭建高温高压水汽管道回路，模拟实际核电站的回路环境。内外壁均接触有高温
高压水蒸汽的被测管道在实验过程中接触高温高压水环境，该管道由于长期受内外两方向
的腐蚀作用会产生微裂纹，为了研究微裂纹产生相关情况，评估管道相关的腐蚀性能，需要
根据裂纹的产生触发设备自动停机等后续实验设备的动作，因而必须对通有高温高压水的
水汽管道微裂纹产生进行实时监检测。
另外，由于实际蒸汽发生器管道在工作时其内外壁均处于高温高压水环境中，目
前，在核电站运行状态下无法通过普通的无损检测方法对其进行损伤检查，同时由于电站
运行条件的限制，也不可能通过停机离线的方式对其管道进行裂纹检测。受管道裂纹发生
位置的不可预见性影响，目前还没有一种有效可行的方法能实时地对蒸汽发生器管道微裂
纹进行监检测。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种利用硼泄漏检测高温高压水管道微裂纹的方法，
所述方法通过构建高温高压管内回路系统，为了模拟真实回路环境，向搭建的管内回路系
统中添加硼酸溶液，利用硼探测器对管外的水汽环境进行检测，从而达到被测高温高压水
管道微裂纹检测的目的，本发明所提供的方法工艺简便，适合工程应用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种利用硼泄漏检测高温高压水管道微裂纹的方法，所述方法用于高温高压水环境下
管道的损伤检测，所述方法首先利用被测管道搭建高温高压管内回路系统，在所述高温高
压管内回路系统中加入硼酸溶液；然后将所述被测管道置于装有纯水的高温高压釜中，控
制所述被测管道的管内压力大于所述高温高压釜内的压力，在高温高压釜中设置硼探测
器，根据硼探测器的结果判断所述被测管道是否出现微裂纹。
进一步地，硼探测器由硼传感器、放大器和显示器组成，硼传感器经过放大器与显
示器连接，硼传感器的探测的信号经过放大器放大后在硼显示器上显示出来。
进一步地，在所述高温高压管内回路系统中，加入硼酸溶液，以使高温高压管内回
路系统中硼酸溶液的质量浓度为0.0001-0.1%。
进一步地，控制所述被测管道和所述高温高压釜中液体的温度为100~600℃。
进一步地，控制所述被测管道和所述高温高压釜中液体的压力均为5~30MPa，并控
制被测管道的管内压力大于所述高温高压釜内的压力。
所述高温高压管内回路系统包括循环水箱、过滤器、高压泵、预热器、被测管道、冷
凝器、流量计、过压保护阀门和手动阀门；
在所述高温高压管内回路系统中，按照溶液流动方向，依次设置循环水箱、过滤器、高
压泵、预热器、被测管道、冷凝器、过压保护阀门和流量计，并在所述循环水箱和过滤器之间
设置以及流量计和循环水箱之间分别设置手动阀门。其中：循环水箱是气液混合的场合，同
时为高温高压回路提供循环介质；过滤器的作用主要是过滤循环水箱出来的介质，消除循
环水中的固体颗粒；高压泵用于将输入被测管道中的液体升压至5~30MPa；预热器用于将输
入被测管道中的液体升温至100~600℃；冷凝器用于冷却经高温高压釜流回的循环水；过压
保护阀门用于限制回路中的压力低于安全压力，当高温高压管内回路中压力过高时会自动
打开并释放压力；流量计用于计量回路中循环水体积；所述高温高压管内回路中所有手动
阀门用于在回路中不同位置打开和调节循环回路介质流动。
在所述循环水箱的上部设置两个溶液入口，分别用于向循环水箱中输入纯水和硼
酸溶液，控制循环水箱中的硼酸的浓度；
所述循环水箱上还设置三个气体入口分别与N2气罐、H2气罐、O2气罐连接，控制循环水
箱介质中的不同气体溶解量；并且所述循环水箱的上部与一放气装置连接，用于放空未溶
解的气体。
进一步地，在高温高压釜中设置的硼探测器与放大器连接，并所述放大器与一硼
显示器连接。
进一步地，所述方法具体为：
（1）利用被测管道搭建高温高压管内回路系统，然后将所述被测管道置于装有纯水的
高温高压釜中；
（2）在所述高温高压管内回路系统中注入纯水和微量硼酸溶液，在所述高温高压管内
回路系统中，所述硼酸溶液的质量浓度为0.0001-0.1%；
（3）将待测管道和高温高压釜内的液体温度升高至100~600℃，并将待测管道和高温高
压釜内的液体压力增加到5~30MPa，控制待测管道内液体压力大于和高温高压釜内的液体
压力；
（4）利用设置在高温高压釜中的硼探测器对硼元素进行探测，根据硼探测器的探测结
果判断所述被测管道是否出现微裂纹。
本发明的有益技术效果：
（1）本发明所述方法中应用的高温高压管内回路系统，能够为待测管道提供高温高压
的环境，因此，本发明所述方法能够模拟高温高压水汽环境，以测试管道在高温高压水汽环
境下的产生微裂纹的情况；能够用于在实验室条件下高温高压水环境下管道微裂纹检测，
还能够用于实际电站管道的微裂纹探测，适用于工程应用。
（2）本发明所述方法在保持高温高压管内回路系统的管内回路循环和高温高压釜
运行的条件下进行检测，被测管道上任意位置出现微裂纹均可被探测到，检测方法简便可
靠，
（3）本发明方法还能够应用于核电一回路蒸汽发生器管道裂纹损伤检测；当使用本发
明所述方法检测处于工作状态的高温高压环境的蒸汽发生器管道时，不需要将被测管道从
高温高压水环境中取出而利用其它无损检测的手段对其进行离线检查，也无需要切断被测
管道连接的管内回路，能直接对处于高温高于环境下的管道进行检测。
附图说明
图1是本发明利用硼泄漏检测高温高压水管道微裂纹的方法的示意图；
附图标记：1.循环水箱；2.过滤器；3.高压泵； 4.预热器；5.被测管道；6.高温高压釜；
7.硼传感器；8.放大器；9.硼显示器；10.冷凝器；11.过压保护阀门；12.流量计；13.放气装
置；14.N2气罐；15.H2气罐；16.O2气罐；17第一手动阀门；18.第二手动阀门；19.第三手动阀
门；20.第四手动阀门；21.第五手动阀门。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并
不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修
改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细
节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的
描述也可以完全理解本发明。
实施例1
一种利用硼泄漏检测高温高压水管道微裂纹的方法，利用本方法所要检测的被测管道
为应用于核电站的安装前的蒸汽发生器管道，或者需要在高温高压环境下进行检测的其他
管道，所述方法具体为：
（1）利用被测管道搭建高温高压管内回路系统，然后将所述被测管道置于装有300L纯
水的高温高压釜中；
如图1所示，所述高温高压管内回路系统包括循环水箱1、过滤器2、高压泵3、预热器4、
被测管道5、冷凝器10、流量计12、过压保护阀门11、第一手动阀门17、第二手动阀门18、第三
手动阀门19、第四手动阀门20和第五手动阀门21。
在所述高温高压管内回路系统中，按照溶液流动方向，依次设置循环水箱1、过滤
器2、高压泵3、预热器4、被测管道5、冷凝器10、过压保护阀门11和流量计12，并在所述循环
水箱1和过滤器2之间设置第四手动阀门20，以及流量计12和循环水箱1之间设置第五手动
阀门21。其中：循环水箱1是气液混合的场合，同时为高温高压回路提供循环介质；过滤器2
的作用主要是过滤循环水箱1出来的介质，消除循环水中的固体颗粒；高压泵3用于将输入
被测管道5中的液体升压至5~30MPa；预热器4用于将输入被测管道5中的液体升温至100~
600℃；冷凝器10用于冷却经高温高压釜6流回的循环水；过压保护阀门11用于限制高温高
压管内回路中的压力低于安全压力，当高温高压管内回路中压力过高时会自动打开并释放
压力；流量计12用于计量高温高压管内回路中循环水体积；所述高温高压管内回路中还包
括用于控制纯水流入循环水箱1的流量的第一手动阀门17、用于控制硼酸溶液流入循环水
箱1流量的第二手动阀门18、以及位于所述循环水箱1底部的第三手动阀门19。
用于在回路中不同位置打开和调节循环回路介质流动；
（2）在所述高温高压管内回路系统中注入300L纯水和微量硼酸溶液，在所述高温高压
管内回路系统中，所述硼酸溶液的质量浓度为0.005%；
（3）将待测管道的液体温度升高至350℃，将高温高压釜内的液体温度升高至至350℃；
并将待测管道的液体压力增加到20MPa,将高温高压釜内的液体压力增加到15MPa；并保持
待测管道的液体压力比高温高压釜内纯水压力大5MPa；
（4）利用设置在高温高压釜中的硼探测器对硼元素进行探测，若能检测到硼元素且其
在高温高压釜中的含量逐渐增加，说明被测量管道有微裂纹；若检测不到硼元素，则说明被
测量管道无微裂纹。
实施例2
一种利用硼泄漏检测高温高压水管道微裂纹的方法，利用本方法所要检测的被测管道
为应用于核电站的安装前的蒸汽发生器管道，或者需要在高温高压环境下进行检测的其他
管道。
搭建高温高压管内回路系统，将被测管道置于装有500L纯水的高温高压釜内，并
在管外回路中安装硼元素探测器，向管内回路内注入500L的水，同时将硼酸加入到管内回
路中，使管内回路中硼酸溶液的质量浓度达到0.1%，而后分别对管内回路加温加压至350
℃/25MPa，对管外回路加温加压至350℃/22MPa，并保持管内压力比高温高压釜内纯水压力
大3MPa。用硼元素探测器在高温高压釜中探测硼元素的含量，若能检测到硼元素且其在高
温高压釜中的含量逐渐增加说明被测量管道有微裂纹。
实施例3
在实际核电站二回路（相当与实施例1中的高温高压釜）中安装硼元素探测器，测量并
确认核电站一回路（相当与实施例1中的高温高压管内回路系统）中硼酸溶液的质量浓度为
0.06%，而后分别保持核电站一回路与二回路中水蒸汽的温度与压力分别为310℃/20MPa与
310℃/15MPa，并保持一回路压力比二回路压力大5MPa。鉴于核电一回路中需要通过加入硼
酸以调节反应性，同时在二回路介质中没有此种物质；用硼元素探测器在高温高压环境中
探测二回路中硼元素的含量，若能检测到硼元素且其在二回路中的含量逐渐增加说明被测
量管道有微裂纹。