2025年11月13日，国核电站运行服务技术有限公司检测技术业务部副经理杨扬在深圳核博会核电厂在役检查论坛发表《小堆和大堆蒸汽发生器传热管涡流检查技术探讨》主旨报告。
报告围绕核电蒸汽发生器传热管在役涡流检测中遇到的典型问题，重点讨论了支撑板/抗振条磨损等缺陷在不同形态（尤其双面同向磨损）下导致传统涡流定量偏差的原因，并提出结合MRPC三维成像选择匹配定量曲线以降低不确定度的方法。随后介绍了接近管（挤管）的成因、分布规律与接近距离评定曲线建立，以及为完整CMOA评价引入历史数据与数字化平台；同时分享了弯管长范围柔性MRPC扫查探头自研改进、抗振条下插不到位筛查方法，并扩展到小堆紧凑结构组件的通过性与检出率解决方案。
关键点：
1. 报告背景与在役机组检测概况（00:00）
介绍来自国核电站运行服务技术有限公司的在役检查工作，涉及AP1000、CP1000、CP1400及“国和一号”等机组。指出在服务机组数量不多但运行时间较短的情况下，仍发现较多以往机型未突出的问题，为后续检测方法改进提供动因。
2. 支撑板/抗振条磨损异常：形态多样导致传统定量偏差（01:49）
在AP机组中发现支撑板磨损、抗振条磨损发展速率较快，类型与分布区域多样。传统以涡流“幅值法/定量曲线”基于单面均匀磨损样管，难覆盖渐变磨损、双面磨损等新形态；统计显示第三轮大修磨损数量达百余至近200处，堵管数量与比例上升。
3. 引入MRPC三维C扫：识别双面同向磨损并量化偏差（03:46）
使用MRPC探头进行定量与三维C扫成像，发现磨损不仅是单面均匀，还包括渐变磨损及由单面演变为双面磨损；由于常规涡流探头对360°圆周体积信号求和，双面且最深点同向会造成信号叠加，使定量结果偏大。对比涡流探头与MRPC结果，最大深度差异可超过13%，差异大的样本多为双面同向磨损。
4. 定量方法优化：按缺陷形态匹配样管/曲线降低不确定度（06:13）
在现有定量方法基础上加工多样化磨损样管，结合MRPC或阵列探头C扫先判别真实形态，再选择对应的定量曲线进行定量。统计显示优化后定量离散性明显收敛；对双面磨损缺陷，不确定度可由约±18.7%降至5%以内。
5. MRPC与阵列探头定量研究及在役应用限制（08:02）
说明当前在役检查中只有涡流（文中“涡流/涡流探头”）定量结果通过分析认证，MRPC与阵列探头定量结果需额外验证方可直接用于在役判定。统计对比表明，MRPC与阵列探头对支撑板磨损的定量不确定度优于涡流探头，即便涡流选用合适曲线仍略逊；在未完成验证前可用其结果辅助涡流判定。
6. 接近管（挤管）问题：成因、风险与接近距离评定曲线（10:04）
解释接近管主要源于制造阶段多方向翻转导致弯管段重力下垂，竖立后多数回弹但少量因与支撑板/抗振条摩擦无法回弹而形成接近。其本身未必立即危害，但接近后可能引发管-管磨损，挑战完整性；统计分布显示多发生在大排区，低排区（如50排以下）基本未见。为提高接近距离评定准确性，按不同排数建立涡流接近距离判定曲线。
7. 从接近到管-管磨损：力学预测、缺陷形态与评价体系雏形（12:39）
为评估接近管进一步演变为管-管磨损的风险，联合开展力学分析与预测性模拟，得到可能的磨损缺陷形态；据此对涡流、MRPC、阵列等探头的定量方法、不确定度与检出率进行实验研究。由“接近发现—距离评定—潜在磨损评定”构建一套前瞻性的检测与评价体系。
8. 完善CMOA评价：历史数据+数字化平台实现单管级评价（14:22）
指出完整CMOA评价除NDE测量不确定度外，还需历史数据、POD（检出概率）与增长速率统计等。提出将海量传热管历史数据导入数字化平台，以替代人工筛选比对（AP1000约10025根、CP1400约1.2万根），实现增长速率对比与每根传热管的自动化评价；系统已完成初步测试，后续优化算法后有望推广到在役检查工程。
9. 弯管长范围柔性MRPC现场扫查：探头自研与采集难点（16:43）
为满足监管当局要求，在现场对弯管监管区域进行长范围柔性MRPC检测，弯管段最长可达约6.6米，要求柔性旋转探头+延长线总长达4–5米，实施难度大。因市售柔性旋转探头多为单线圈，难满足管-管磨损定量需求，团队自制180°分布双线圈柔性旋转探头并配套延长线实现检测；同时解决Landmark识别与自动采集难点。现场单段约1.5米、扫查速度约10 mm/s，单次采集耗时较长，近期一次现场完成200+根扫查。
10. 抗振条下插不到位：涡流筛查准则与MRPC补充测量（19:31）
在安装阶段发现抗振条下插不到位风险，难以通过直接测量手段确认下插深度，遂开发涡流检测筛查方法：通过实验模拟设定临界状态，观察定位通道信号差异，并以“明显双峰”作为保守判据认定到位，其余判为不到位。该方法对“插入过多”分辨不足，后续开发MRPC测量方法并与设计值比对；现场据此筛查出大量不到位并返工处理。
11. 小堆紧凑结构组件检测：通过性与检出率折中及装置开发（21:37）
针对小堆“长二管（螺旋/紧凑）组件”结构紧凑带来的通过性挑战，指出为通过性需牺牲线圈填充系数，从而影响检出率与定量。团队在常规推拔装置基础上开发辅助通过系统，实现在内径约9–10 mm、较小弯曲半径条件下的长距离通过（最长约45米），并在不同螺旋直径与样件长度上验证通过性。检出率方面可检出约8.6%深度的模拟缺陷，且保持较好的检测效果指标（文中提及≥0.75水平）。
时间线：
00:00 - 开场介绍报告人、公司与主题：蒸汽发生器传热管在役物理/涡流检测问题探讨，覆盖大堆与小堆场景。
01:00 - 在役机组范围与发现的问题概览：AP1000等机组出现支撑板磨损、抗振条磨损、接近管及抗振条下插等异常。
01:49 - 支撑板/抗振条磨损数据与现象：磨损数量上升、发展快、分布与形态多样，传统定量方法暴露不足。
03:46 - MRPC成像对比与偏差机理：识别双面同向磨损导致涡流体积信号叠加，定量差异可>13%。
06:13 - 定量优化方案：加工多形态样管并按C扫识别形态选择定量曲线，将不确定度显著压缩（双面磨损可到5%内）。
08:02 - MRPC/阵列探头定量与认证现状：性能更优但在役使用需验证，短期作为辅助判定依据。
10:04 - 接近管（挤管）专题：制造与回弹摩擦导致接近，建立按排数的接近距离评定曲线并分析潜在管-管磨损风险。
14:22 - CMOA完整评价与数字化平台：引入历史数据、POD与增长速率统计，系统化实现单管级评价并降低人工工作量。
16:43 - 现场长范围柔性MRPC检测：自研双线圈柔性旋转探头与延长线，解决Landmark识别/自动采集，完成大批量扫查。
19:31 - 抗振条下插不到位筛查：涡流保守判据（双峰）+MRPC补充测量，现场筛查并推动返工。
21:37 - 小堆紧凑组件检测方法：为通过性开发辅助装置，实现长距离通过并兼顾检出率与定量可用性。
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蒸汽发生器传热管涡流检测探讨：从大堆在役缺陷评定到小堆紧凑结构通过性提升
国核电站运行服务技术有限公司检测技术业务部副经理杨扬围绕蒸汽发生器传热管涡流检测技术及现场应用问题，介绍了大堆在役机组和小堆紧凑结构组件两类对象的检测难点、方法改进与工程化进展。相关研究覆盖AP1000、CP1000、CP1400等在役大堆机组，也面向小堆紧凑结构组件在复杂几何条件下的探头通过性、缺陷检出率和定量能力提升。
在大堆在役检查中，支撑结构相关磨损是当前较为突出的典型问题，其中以栅板磨损和抗振条磨损最具代表性。尤其在AP机组中，现场发现磨损发展速率较快，缺陷类型、分布区域和扩展速率呈现多样化特征。部分机组在第三轮大修中磨损数量显著增加，数量达到百级并接近200处，由此带来的堵管量也随之上升，单轮约25根，约占2‰。这些现象对传统涡流检测定量方法提出了更高要求。
传统波饼探头在对磨损缺陷进行定量时，主要依赖周向360°体积响应的综合信号。当传热管出现“双面同向磨损”时，信号会发生叠加，容易导致定量结果偏大，进而影响缺陷判定。通过引入MRPC三维C扫，现场缺陷的真实形态得以进一步揭示。检查结果表明，磨损并不总是单面均匀磨损，还可能表现为渐变磨损、双面磨损等复杂形态。受AP1000栅板“三叶草”结构影响，部分磨损会由单面逐步演变为双面同步磨损，这也是波饼探头与MRPC定量结果差异的重要原因。
针对波饼探头与MRPC在定量结果上的差异，研究团队开展了对比分析。结果显示，两种方法给出的磨损深度差异最大可超过13%，差异显著的样本多为双面磨损且最深点方向一致。为降低这种不确定性，研究人员根据现场真实缺陷形态加工了多类型磨损样管，补充建立不同缺陷形态对应的定量曲线，并结合MRPC或阵列探头C扫结果识别磨损形态，再匹配相应判定曲线进行定量。优化后，定量离散度明显收敛，双面磨损定量不确定度由约±18.7%降低至约±5%以内。
目前，在役检查中仅波饼探头定量已获得分析认证，MRPC和阵列探头若要直接用于正式判定，还需要完成额外验证。不过研究表明，MRPC与阵列探头针对栅板磨损的定量不确定度总体优于波饼探头，且两者定量效果相当。因此，在相关验证完成前，现场可将旋转类探头的定量结果作为波饼探头结果的重要辅助，为缺陷形态识别和判定提供更充分依据。
除磨损缺陷外，接近管问题也是大堆蒸汽发生器传热管在役检查中需要持续关注的风险点。接近管的形成与制造、翻转过程以及弯管段长度较长、重力下垂更明显等因素有关。当蒸汽发生器竖立后，少量传热管可能因与支撑结构发生摩擦而无法完全回弹，形成与邻近管距离偏小的状态。接近管本身不一定直接危害设备完整性，但若进一步发展为管-管磨损，则可能对传热管完整性构成挑战，因此需要持续监测和前瞻性评定。
从分布规律看，接近管主要集中在传热管大排区，小排区较少，约90排以下较少出现，50排以下基本未见。为提高接近距离评定精度，研究团队针对不同排数分别开展试验模拟，并建立对应排数的波饼探头判定曲线，从而提升不同区域接近距离评定的准确度和精度。同时，团队通过力学分析和预测性模拟，推演接近管进一步发展为管-管磨损后可能形成的缺陷形态，并基于预测形态制作对比试样，研究波饼、MRPC、阵列等探头在此类缺陷上的定量方法、定量不确定度和检出率，逐步形成从“接近管发现—接近距离评定—潜在管-管磨损评定”的前瞻性无损检测评价体系框架。
完整的CMOA评价不仅依赖单次无损检测测量结果，还需要综合历史数据、POD、增长速率统计等多类信息。为减少人工筛选和对比的巨大工作量，团队正在建设数字化平台，将AP1000约10025根、CP1400约1.2万根传热管的历史数据导入系统，支持对每根传热管开展快速综合评价。目前系统已完成初步测试，后续将结合算法优化，推动其应用于在役检查工程。
在监管区域长范围柔性MRPC检测方面，现场几何约束带来较高实施难度。部分监管弯管段长度最长约6.6米，要求柔性旋转探头与延长线总体长度达到约4至5米，并能在管内完成稳定旋转扫查。由于市售柔性旋转探头多为单线圈，难以满足管-管磨损定量需求，团队自制了双线圈、圆周方向180°分布的柔性旋转探头，并配套研制延长线，实现所需检测效果。在弯管段接近管区域扫查中，Landmark识别与自动采集一度是关键难点，后续通过装置改进得到克服。现场典型扫查段约1.5米，旋转扫查速度约10毫米每秒，单次采集约4至5分钟，累计扫查200余根，检测工作整体耗时较长，对装备可靠性和现场组织效率提出了较高要求。
抗振条下插不到位也是现场安装阶段需要快速识别的问题。由于设备已处于现场状态，难以通过直接测量手段获得下插深度，因此需要开发快速无损筛查方案。研究团队基于波饼探头开展多种临界下插状态实验模拟，比较不同状态下的信号差异，并采用较为保守的判据：在定位通道处出现明显双峰时判定为下插到位，其余情况统一判为不到位。该方法能够有效识别不到位状态，但对“插入过多”情况的区分能力不足。为进一步提升判别精细度，团队开发了MRPC测量及设计指导、数据比对方法，用于更精细评估抗振条下插状态。现场筛查中发现大量不到位情况，并据此实施返工处理。
在小堆方向，紧凑结构组件给涡流检测带来的首要挑战是通过性。由于结构空间受限，为保证探头能够顺利通过，往往需要牺牲线圈填充系数，而这会对缺陷检出率和定量能力产生影响。针对这一矛盾，团队在常规推拔装置基础上开发了专用辅助系统，以提升探头在紧凑管路中的通过能力。面向内径约9毫米、曲率半径约105毫米、弯曲直径约20厘米量级的目标工况，系统实现了最长约45米长度的检测通过。
通过性验证结果显示，在直径约212毫米、升角约5.9、试样长度约12米的条件下，探头通过性正常；在内径约10毫米、直径约208毫米、长度约32米的条件下，也实现了稳定通过。尽管探头相对内径做出了一定“让步”，检测能力仍保持在工程可接受范围内，可检出约8.6%深度的模拟缺陷，说明该方案在通过性、检出率与定量能力之间取得了较好平衡，能够支撑小堆紧凑结构长距离检测实施。
围绕大堆方向，后续技术改进将继续以MRPC和阵列成像识别缺陷形态为基础，推动波饼定量曲线按缺陷形态匹配优化，进一步降低定量不确定度；同时完善接近管至管-管磨损的前瞻性评定链条，并依托数字化平台承载CMOA所需历史数据和评价算法。在装备与方法工程化方面，长距离柔性旋转检测装备、双线圈探头、延长线以及自动采集能力仍将持续优化；抗振条下插问题也将从保守筛查进一步走向可测量、可比对的MRPC量化评估。小堆方向则将重点推进通过性增强装置和探头方案定型，在紧凑结构条件下兼顾通过性、检出率和定量能力，为后续工程应用提供支撑。
