Vol. 40 No. 6
Dec. 2020
第40卷第6期
2020年］2月传闻中的陈芊芊什么时候更新
核科学与工程Nuclear Science and Engineering 百万千瓦级核电厂海水循环系统某国产 二次滤网网片失效原因分析及可靠性提升
侯晓宇
(福建福清核电有限公司，福建福清350318)
摘要：二次滤网是凝汽式汽轮机必不可少的一种辅机设备，用以去除凝器循环水中的杂质，减少杂质 对凝汽器内钛管的损坏，避免大功率波动产生核安全风险。二次滤网是保障核电厂运行安全的关键设
备之一。百万千瓦级核电厂二次滤网具有尺寸大、结构紧凑、可靠性要求高的特点。本文针对国内某
电厂国产二次滤网网片破损导致凝汽器钛管划伤问题为切入点，利用显微镜、光谱仪等设备及work
五一高速免费吗2022年bench 等软件建模并进行力学分析、比对，总结出二次滤网网片破损失效机理，制定应对措施并对国
产二次滤网网片制造加工工艺和质量提出改进建议，切实提升二次滤网网片可靠性和使用寿命，提升
国产大型装备制造水平。
关键词：二次滤网；网片破损；失效模式分析；可靠性提升 中图分类号：TL48
文章标志码：A 文章编号：0258-0918 (2020) 06-0999-08
Domestic Filters Failure Reason Analysis and Reliability
Improvement in Seawater Circulation System
of a Million kW Nuclear Power Plant
HOU Xiaoyu
(Fujian. Fuqing Nuclear Power Co. Ltd, Fuqing of Fujian Prov. 350318, China)
Abstract : The Secondary Filter is an indispensable auxiliary equipment for condensate
turbine, it is used to intercept impurities from condensate circulating water in order to
reduce the titanium tube damage? and avoid the nuclear safety risk caused by high-pow er fluctuation. The Secondary Filter is one of the key equipments to ensure the operation
safety of nuclear power plant. The Secondary filter screen has the characteristics of large
size, compact structure and high reliability. In this article, we based on titanium mesh damaged in condenser tube scratch problem because of a kind of domestic Secondary Fil
ter as the breakthrough point, using microscope, spectrometer, the workbench soft-收稿日期：2020-07-11
作者简介：侯晓宇(1988—)，男，工程师，学士，现主要从事转机设备管理方面研究
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ware modeling and analysis ? comparing with mechanics ? and sums up the Secondary-
Filter mesh damage failure mechanism , formulate measures and make some suggestions to improve the processing technology and quality, promote the Secondary Filter relia
bility and service life ，enhance the level of domestic large equipment manufacturing. Key words : Secondary Filter ； Broken Mesh ； Failure Mode Analysis ； Reliability Im
provement
凝汽器循环水冷却系统主管道设置有筒型过 滤器(以下简称二次滤网)，二次滤网由滤水机 构、排污机构、驱动机构、控制单元、操作单 元、保护装置、牺牲阳极保护七部分组成。二次 滤网网片是过滤器滤水机构最重要的部件，在机 组功率运行期间发生破损将形成异物，划伤凝汽 器钛管风险较大，造成机组较大功率波动。
国产某型号二次滤网网片使用寿命较短， 机组功率运行期间发生多起网片破损。经调 查，在相同的工艺系统条件下，国产二次滤网 网片使用寿命小于3年，远低于国外进口网 片。本研究通过对国产二次滤网网片进行显微 镜、光谱检查和模拟分析，确认二次滤网网片 寿命周期短的主要原因，并通过制定可靠性提 升措施有效延长二次滤网网片的使用寿命，达 到电厂降本增效的经营需求。1网片失效调查
1.1二次滤网及网片设计概述
(1)滤网技术参数
核电厂自动反洗循环水二次滤网采用卧 式/立式布置于循环水主管道中，并与管道采
入孔门
用法兰连接，用于过滤循环冷却水，除去可能 堵塞凝汽器管板及管子的杂物，从而改善运行 条件，延长机组寿命。循环水系统进口压力为 0.3 MPa. g，设计循环水温度为20 °C，最高 设计温度为33 °C O 二次滤网本体主要设计技 术参数如表1所示。
表1二次滤网本体主要技术参数
Toble 1 Technical parameters of secondary filter 设计压力0. 6 MPa 设备工作压力
0. 3 MPa
内构件材质S32205 (与海水直接接触部分)
滤网结构形式
弧形结构孔板
滤网正常运行流量
48 600 t/h 网孔直径V5 mm
运行水阻设计流量下V350 mm H 2O
通流倍率
>3
网线顺序(2)二次滤网设计结构
二次滤网本体主要结构如图1所示，主要由 筒体、网芯、排污机构构成，其中网芯为隔仓式 布置，每个隔仓安装有可拆卸式的弧形网片。
图1二次滤网外形图
Fig. 1 Outline drawing of secondary filter
1000
二次滤网网片如图2所示，为圆弧型滤网，由厚度为2mm的S32205材质的板材经过加工网孔及螺栓孔后再经过成型工装一次弯曲成型。网片两侧有22个螺栓孔，网片通过螺栓孔方便的安装和拆卸，同时在每个网片的背水侧布置2个弧形支撑板贴合并支撑网片。
图2二次滤网网片外形图
Fig.2Outline drawing of secondarg filter screen
续表机组号
首次发现网片
破损时间
破损网片
使用时长
国产/进口网片2203大修7年进口网片
3301大修、302大修2年国产网片
防晒霜哪一款比较好呢4401大修、402大修1年国产网片国内核电厂单台机组每次大修间隔周期为12个月，3个大修循环之后间隔周期为18个月
1.2失效网片样品收集
为描述方便，约定网片窄侧为头部、宽侧为尾部，网片没有网孔区域为边缘，面向网片凸侧（背水侧）且头部朝上则右手侧边缘为右边缘，左手侧边缘为左边缘，网片中间开孔区域为网孔区。如图3所示。
为了确保样本失效模式的全面性和代表性，提取了未破损网片，纵向撕裂网片、头部开裂和尾部开裂网片各一片，并针对整体纵向撕裂最严重的网片进行了重点微观检查。
二次滤网网片主要设计技术参数如表2所示。
表2二次滤网网片主要技术参数
Table2Main parameters of secondary filter screen 网片材质（海水介质）双相不锈钢S32205
网片开孔率63%
胃痛怎么办最快的止痛办法孔桥间距1mm
网孔形式5mm圆孑L
网片厚度2mm
网片结构形式一体式圆弧形
清洁形式加工后酸洗钝化处理备件包装形式酸洗后覆膜保护
图3二次滤网网片实物图
Fig.3Drawing of secondary filter screen
（3）二次滤网网片使用寿命说明
国内某核电厂有4台百万千瓦级核电机组运行，其中2台机组海水循环系统过滤器采用国外进口网片，
2台机组海水循环系统过滤器采用国产网片。经对比分析，机组首次发现过滤器网片破损问题时间对比如表3所示。
表3机组首次发现过滤器网片破损问题时间对比Table3Comparison time when the unit first
found the problem of filter mesh breakage
机组号
首次发现网片
破损时间破损网片
使用时长
国产/进口网片
1104大修6年进口网片
破损的网片失效情况如下：网片边缘和网孔区域从网片尾部为初始撕裂点，裂口直至网片头部；此外在主裂口垂直分布两条次要裂纹，刚好位于弧形支撑部位。网孔区域大部分孔桥出现较深裂痕，多处
孔桥存在断裂情况。
2网片失效原因测试及分析
针对收集的失效网片进行几何参数核查、体视检查、成分分析、金相检验、拉伸试验及应力分析计算对二次滤网网片开裂原因进行了综合评估，如图4所示。
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图4二次滤网网片开裂情况示意图Fig. 4 Secondary filter mesh cracking
2.1几何参数核查(1)几何参数核查过程通过对二次滤网网片的壁厚、孔距、孔桥 尺寸进行测量，网片实测厚度为2 mm，网孔
平均直径为5. 2 mm，孔桥平均尺寸为700 ym,
如图5所示。
718.48
图5二次滤网网片尺寸测量示意图
Fig. 5 Measurement of mesh size of secondary filter screen
(2)几何参数核查结果分析二次滤网网片厚度满足设计要求，网孔开 孔尺寸基本满足精度要求，孔桥宽度整体尺寸
较设计基准偏小，故孔桥尺寸偏差是造成二次
滤网网孔开裂的重要原因之一。 2.2体视核查
(1)未开裂网孔区体视检查
利用蔡司体视显微镜对二次滤网网孔区开孔
进行外观显微观察，发现网孔区域普遍存在明显
的飞边、毛刺及细小缺口，网孔内表面有明显沿
着网孔法线方向的开裂痕迹，如图6所示。
图6二次滤网网片未开裂开孔区显微图
Fig. 6 Uncracked opening area of secondary filter screen
1002
(2)开裂网孔区体视检查
利用蔡司体视显微镜对网片多处孔桥断口进行观察，孔桥断口形貌基本一致，断面整齐，有明显的瞬断区，如图7所示。部分网孔区开裂断面存在磨损、扭转变形痕迹、圆孔内表面基本都存在一条几乎贯穿网孔厚度方向的裂纹。
(3)网孔区体视检查结果分析
由于网片的加工工艺为在双相不锈钢钢板开孔后弯曲成型，网片存在较大的残余应力。在工艺流体外力作用下，孔桥出现原始凹坑或裂纹，在二次滤网持续运行期间，在水压的作用下，二次滤网网片持续受力产生振动进而出现变形和开裂，如图8所示。
人T截眯斤実面网刃rtr丰高
图7开孔区截断面形貌显微图Fig.7Cross section of opening area
图8网孔孔桥开裂过程示意图
Fig.8Cracking process of mesh Bridge
2.3成分分析
通过直读光谱仪检测二次滤网网片化学成分并对比ASTM-240M标准，如表4所示。
表4二次滤网网片化学成分对比
Table4Comparison of chemical composition of secondary filter mesh 序号C S Si Mn P Cr Ni Mo V Cu Nb Co 网片样品0.020.0020.57 1.800.02522.46 5.75 3.150.10.160.0120.13 ASTM-240M0.0300.020 1.00 2.000.0322.0〜2.30 4.5〜6.5 3.0〜3.5————
结论：二次滤网网片成分满足标准要求。
2.4金相检验
依据标准GB/T13298—2015《金属显微组织检验方法》对金属显微组织进行金相制样和检查，结果显示，二次滤网网片材料为奥氏体组织(黑)与铁素体组织(白)，两项组织各约占50%，满足S32205金相组织标准要求。2.5拉伸试验
依据标准GB/T228.1—2010《金属材料拉伸试验第一部分：室温拉伸方法》，检测结果及标准对比如表5所示，网片的材料拉伸性能满足标准要求。
表5二次滤网网片拉伸试验对比
图9网片金相组织示意图
Fig.9Schematic diagram of metallographic structure Table5Comparison of tensile test of secondary filter mesh
温度/
°C
RP0.2/
(N/mm2)
RM/
(N/mm2)
A/
%试样2066181035.5 S32205(ASTMA240)2045065525 2.6网片受力分析
(1)网片应力计算
单个网片几何模型如图10所示，利用workbench静力学分析模块进行求解网板上的应力分布。根据二次滤网本体的实际运壑怎么读
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