板式热交换器的泄漏检测方法

板式热交换器的泄漏检测方法
【专利说明】板式热交换器的泄漏检测方法
[0001]本发明总体涉及板式热交换器，尤其是具有分隔的通道的板式热交换器。
[0002]更精确地，本发明涉及用于检测板式热交换器的热交换区域的完整性的检测方法，该热交换器包括:
[0003]-多个第一板，每个第一板具有用于循环第一流体的至少一个循环网络，该循环网络包括用于循环第一流体的多个第一通道；
[0004]-多个第二板，每个第二板具有用于循环第二流体的至少一个循环网络，该循环网络包括用于循环第二流体的多个第二通道；
[0005]-第一板和第二板以密封的方式交错地相互固定以形成所述热交换器的所述热交换区域。
[0006]为了对这种热交换器的热交换区域的泄露进行检查，公知的技术是其中一个流体回路加压(水，示踪气体)，然后测量穿过壁可能发生的泄露的流率，这样来进行泄露的检测。这种检测是普遍的全局的检测，并不能具体地辨别可能由局部较大泄漏贯穿所有板扩散的微泄漏。此外，这种公知的方法不能检测出可能还没有导致透过壁的泄露的任何裂缝或其它损伤(这些缺陷由于腐蚀或疲劳引起的开裂而扩散)。
[0007]当需要定期评估热交换器的交换壁的完整性的状况时，或当需要确保测定焊接接头的体积时，对于可拆卸组件类型，已知的做法是使用例如板和垫片等技术，拆卸热交换器以通过各种适当的方法(渗透检测、通过光检测、磁粉探伤等)检测各个板。然而，对于某些基于不可拆卸的板(钎焊或边缘焊接在边缘的板)的热交换器技术，不可能在该交换器的内部部件上进行泄露检测。只可能对板的边缘之间的泄露进行检测。
[0008]在这种情况下，本发明的目的是提供一种对板式热交换器的热交换壁的完整性状况进行检测而不拆卸各板的检测方法，从而能够预测热交换器内部是否存在内部泄漏。
[0009]为此，本发明涉及的检测方法包括至少一个检测步骤，在该步骤中，涡流探测器沿着第一和/或和第二通道移动，第一和第二板相互扩散焊接使得第一和/或第二通道(检测在其中进行)具有连续周界，使得涡流能够围绕所述每个第一和第二通道(探测器在其中移动)循环。
[0010]承载相同给定流体的通道之间的流通路径的布置可由第一和第二通道的重叠构成。
[0011]使用扩散焊接工艺将用于构成热交换器的热交换区域的板在其周界(这里称作边缘)相互焊接，且在将相同给定板的各个通道相互隔开的内部区域处相互焊接。这些间隔区域称作峡部。因而扩散焊接使得围绕每个通道的材料具有连续性，从而该检测以使得涡流能够围绕每个通道循环的方式进行。通道整个周界的材料连续性对解读通过轴向探测器中的涡流进行的检测是必不可少的，该检测以能够区分出在工作过程中由于焊接中固有的可能的焊接接头缺陷而出现的各种缺陷(例如开裂)的方式进行。
[0012]因此，这种检测技术并不适用于仅在边缘采用焊接的热交换器(未充分紧密接触，以允许涡流封闭循环)。
[0013]涡流探测器的尺寸与这种热交换器的通道的毫米尺寸相匹配，且与由所采用的制造过程导致的通道的不同截面(由机械加工得到的平行六面或矩形截面、由化学加工得到的弯曲截面、由冲压得到的有底切的截面)相匹配。
[0014]尽可能少弯曲的通道轨迹(通道整个长度上具有一个或两个拐点，其曲率半径基本上大于通道截面的最大尺寸(倍数为10或者最好更大))有利于探测器的引入。以举例的方式，已开发的用于检测通道的各种探测器，通道具有宽4_深0.8mm的矩形剖面，壁和峡部的厚度为1mm，曲率半径至少为50mm，通道的长度大约为2.5m量级。所获得的灵敏度能够探寻延伸壁或峡部的一半厚度(长度大约是通道宽度的一半)的裂纹。
[0015]上述方法通常在核反应器中使用，特别是在小型或中型的核反应器中使用。它尤其适合用于检测板式热交换器的热交换壁的状况，板式热交换器用于将核反应器的主流体的热量转移到次级流体。主流体被核反应器的堆芯中的循环加热。
[0016]通常，主流体是水，次级流体也是水和/或蒸汽。在这种情况下，热交换器是一个典型的蒸汽发生器。次级流体以液体的形式进入并渗透到热交换器中。次级流体在主流体散发的热量的作用下蒸发并以蒸汽的形式排出热交换器。
[0017]在一变型中，主流体或次级流体不是水。例如，主流体和/或次级流体是液态金属如钠，或气体。然而，对于某些应用，当对承载导电流体(例如钠)的回路进行检测时，非导电流体的存在可能需要对回路进行排空和清洗。
[0018]热交换器通常布置在核反应器的容器内部。该容器还包括核反应器的堆芯及各种内部部件。
[0019]在一变型中，该板式换热器也可以不位于核反应器的容器中，但可以插在核反应器的容器外面的主回路中，或在反应器的另一回路中。该方法也可以用在除了核反应器意以外的工业安装中，热交换器被设计成可流过任何类型的液体或气态流体。
[0020]第一和第二通道通常分别制作在第一板(主要设有用于承载第一流体的通道)和第二板(主要设有用于流通第二流体的通道)中。它们在第一和第二板的长表面处开口。换句话说，第一和第二通道是形成在第一和第二板中的槽。每个第一和第二板具有形成通路的第一大面和没有通路的第二大面。当第一和第二板以交错的方式相互堆叠时，给定板的第二大面用于封闭紧接于该板下方的板的通路。
[0021]通常，第一和第二通道通过去除材料(机械加工、化学加工等)，热或冷成形，或任何其它等效工艺制作在第一大面中。
[0022]在一变型中，每个板在其两个大面设有槽。当板堆叠时，这些槽相互重合。在界定第一和第二通道的两个给定板之间的槽被定位成彼此面对。
[0023]本发明也可以适用于除了第一和第二通道还包括例如专门用于探测第一和第二通道之间或者再循环阶段之间的泄露的通道的热交换器。
[0024]通常，具有第一通道的层(主层)被两个具有第二通道的层(次级层)夹在其中，反之亦然。在一变型中，可连续地布置一个主层、两个次级层和一个主层等等。也可以布置两个主层、两个次级层接着布置两个主层等等。也可以考虑其他的配置。
[0025]在本方法中，检测可仅在第一通道中或仅在第二通道中进行，或者同时在第一和第二通道中进行。
[0026]扩散焊接技术本身是一种已知的固相焊接工艺，这将不再详细描述。在本方法中，待装配的材料被加热，然后在预定的周期内受压接触。该接触过程产生的焊接接头具有与待装配材料接近的机械性能。该过程产生的焊接接头在材料的宏观尺度下具有优异的物理和冶金连续性。
[0027]扩散焊接呈现出焊缝接头基本上不具有微孔或者基本上连续的优点。这对于通过使用轴向涡流探测器来进行检测尤为重要。
[0028]由涡流手段来检测是已知的方法。因此这里不再作详细描述。在本方法中，沿着待检测的通道移动的探测器包括由交流电供电的发射线圈。该线圈产生的磁场穿过待探测通道的壁。该壁中磁通量的变化产生了感应电流，即涡流。这些涡流反过来产生的磁场被探测器带有的接收线圈感测到。接收线圈可以与发射线圈相同或不同。这两个线圈可设在同一探测器或单独的探测器中。独立的探测器(单线圈)最有利于探测出轻度不足或缺陷(例如:材料损耗、不均匀沉积)，而差动探测器对于点缺陷(例如冲击、开裂等)具有更好的灵敏性。通道壁存在不足或缺陷时，壁中涡流的流动被由于几何缺陷而产生的导电性的变化所干扰。这影响到由涡流产生的磁场。这些信号中的干扰被解读以表示出该缺陷的尺寸。特别地，该探测器还能够，尤其是在相同给定网