中国报告大厅网讯，在当今能源产业快速发展的背景下，电蒸汽发生器作为核电厂等能源设施中的关键设备，其安全稳定运行直接关系到整体能源系统的可靠性。而电蒸汽发生器传热管作为核心部件，长期在复杂工况下运行，易产生各类缺陷，因此对其进行高效、精准的检测至关重要。近年来，涡流阵列检测技术凭借其独特优势，在电蒸汽发生器传热管检测领域得到了广泛关注和快速发展，为保障设备安全提供了有力支持。
电蒸汽发生器行业传热管涡流阵列探头由多个独立工作的线圈构成，这些线圈按照特殊方式排布，能够在被检材料中感生出电流，并感应其电磁特性的变化。线圈的设计和排布是决定探头性能的主要因素，涵盖线圈的工作模式、大小、间距、提离以及电缆长度等方面。尽管涡流阵列探头的设置和使用可能相对复杂，但所有阵列探头都是由基本的线圈类型和不同的操作模式组合而成，常见的有发射 - 接收模式、差分模式和绝对工作模式等。
早期，组成阵列探头的线圈多以自发自收式的扁平线圈为主。随着对发射 - 接收式线圈研究的深入，发射 - 接收式阵列探头逐渐成熟。电蒸汽发生器传热管发射 - 接收式阵列探头通过在轴向和周向上设计不同的线圈排列方式，再利用电子技术按指定顺序依次触发，能够获得一个 “旋转” 的、覆盖被检传热管全区域、对轴向和周向缺陷都敏感的阵列探头。
涡流阵列成像技术是阵列检测技术的重要组成部分。传统的涡流信号以长条图、李萨如图形式呈现，而阵列探头中的多个线圈可能对同一缺陷均有响应，若通过分析各个通道的长条图、李萨如图信号会非常复杂且耗时。通过阻抗 C 扫描成像的形式，将线圈空间位置坐标和线圈阻抗变化量结合，能使涡流信号更加直观。C 扫图使用电压到色阶构建，包含每个样本位置的电压以及显示的大小和位置，有 2D 显示和 3D 显示两种形式，2D 显示在位置信息的基础上以像素色彩或灰度代表信号响应大小，3D 显示则在 2D 显示基础上增加信号高度来代表信号响应大小。
在电蒸汽发生器传热管涡流阵列检测技术应用方面，一些国外企业的相关产品走在世界前沿，它们结合了 Bobbin 线圈和阵列线圈技术，能够一次性完成所有检查需求，且在多个国家的核电厂有较成熟的现场应用经验，比如在某型反应堆中采用相关探头对支撑板处磨损缺陷开展定量并取得较好结果。
国内涡流阵列检测系统的开发主要集中在常规换热器检测和平面阵列检测领域，在可适用于核电厂电蒸汽发生器传热管检查的高性能涡流阵列检测系统方面开发较少。不过，国内某公司自主开发的 ETer 型涡流阵列检测系统有效弥补了市场上的这一不足。
ETer 电蒸汽发生器传热管涡流阵列检测系统适用于柔性内穿过式传热管涡流检测，由阵列探头、多路器、ETer Pro 涡流仪及 ETer 采集分析软件组成。
阵列探头会根据不同的电蒸汽发生器传热管内径设计不同数量的阵列线圈，同时设计多路器专用芯片以避免各线圈之间的互感。此外，可根据检查需求增加 Bobbin 线圈组成组合式阵列探头，从而提供更完整、更多的数据信息。
以 CPR1000 机组传热管尺寸为例，组合式阵列探头由 Bobbin 线圈、16×2 个阵列线圈和多路器专用芯片组成。阵列线圈采用发射 - 接收模式工作，T1-R1、T1-R2、T1-R3 各为一组线圈，每一组线圈连接一个通道，同一频率下的 T1-R1、T1-R2 系列线圈组成 C 扫图中一个轴向 AF 通道，T1-R3 系列线圈组成 C 扫图中一个周向 CF 通道。其中，轴向显示在 AF 通道上有响应，周向显示在 CF 通道有响应，而体积性显示在 AF 通道和 CF 通道上均有响应。
ETer Pro 涡流仪为多频多通道涡流仪，具备 8 路模数转换采样电路，在外接多路器的情况下，最多可接入 256 个检测线圈，通过分时复用的方式，最多可同时采集 1280 个通道的涡流检测信号。
ETer 系列软件可用于涡流阵列探头的数据采集和分析工作，该系列软件能加载特定的涡流阵列配置，开发了针对 Bobbin 线圈和阵列线圈配置不同检验频率的功能，可对涡流阵列通道进行自动标定处理，包括对支撑结构的混频处理，并且能在长条图、李萨如图和 C 扫图中查看各阵列通道信号。
国外运行经验反馈表明，在电蒸汽发生器传热管胀管过渡区会发现由于硬积渣导致的胀管过渡区凹陷，而凹陷存在的主要问题是增加传热管应力腐蚀开裂的可能性。为了评估凹陷变形程度与应力之间的关系，需要对凹陷进行轮廓曲线定量。基于此，ETer 分析软件还开发了基于阵列探头的凹陷轮廓定量测量功能。
试验所使用的传热管材料为 Inconel 690TT，尺寸为Ф19.05 mm×1.09 mm，与现场测试的电蒸汽发生器传热管具有相同材质和规格。
对于电蒸汽发生器传热管而言，涡流检测难度最大的位置为胀管过渡区。运行经验反馈表明，Inconel 690TT 材质的传热管主要缺陷机理为磨损，同时在胀管过渡区会发现硬积渣导致的凹陷。体积性缺陷中点蚀的体积量相对较小，因此设计了胀管过渡区的点蚀缺陷和凹陷，用以模拟检测难度最大的情形。
胀管过渡区点蚀试验管的点蚀缺陷在适用于镍基合金点蚀的敏感性介质中进行，通过采取有效保护措施，使介质的温度等条件仅施加在胀管过渡区需制备缺陷处，避免试样其他位置发生大范围腐蚀情况。由于点蚀缺陷整体体积非常小，设计时以 40% 壁厚减薄量为检出目标，其中 1A 点蚀缺陷最大深度为 0.43 mm，最大直径为 1.2 mm，1B 点蚀缺陷最大深度为 0.39 mm，最大直径为 1.1 mm。
胀管过渡区凹陷试验管根据实际检查经验设计，由于凹陷通常以局部凹陷为主，因此通过机械压痕方式设计制作轴向长度为Ф4.8 mm 的凹陷，凹陷深度分别为 0.1 mm、0.2 mm 和 0.3 mm。
测试时在胀管过渡区外放置管板模拟件，用于模拟真实电蒸汽发生器传热管胀管过渡区。采用 16×2 型阵列探头，设置 400 kHz、300 kHz、100 kHz 和 50 kHz 四种频率开展相关试验。
相关试验结果显示，Bobbin 探头由于受胀管过渡区信号影响较大，会掩盖较小幅值的缺陷信号，无法有效检测出胀管过渡区位置的小缺陷，如本次试验制备的两个点蚀缺陷;而阵列探头通过混频处理后，其 AF 通道和 CF 通道垂直分量三维图上均有向上凸起的显示，能够有效检测出上述两个胀管过渡区试验管上的点蚀缺陷，且可判断该缺陷为体积型。
对于胀管过渡区位置体积变形量较小的凹陷，如本次试验制备的三个凹陷，Bobbin 探头因胀管过渡区的信号远大于凹陷信号，无法对其进行有效检测;而胀管过渡区凹陷在阵列探头垂直分量三维图上有一定程度的下凹显示，在水平分量三维图上有明显的向上凸起显示，表明阵列探头可有效检测出上述三个胀管过渡区凹陷信号。由于凹陷信号水平分量较垂直分量明显，对于特定条件下开展凹陷检测，可使用水平分量进行分析。
《2025-2030年中国电蒸汽发生器行业市场分析及发展前景预测报告》指出，为了验证 ETer 电蒸汽发生器传热管涡流阵列检测系统的实际检测能力，在 CPR1000 机组在役期间，对 Bobbin 探头发现及定量、旋转探头定性的体积性缺陷磨损及凹陷显示，采用 ETer 涡流阵列检测系统进行了现场测试，其中阵列探头采用 16×2 型，频率设置为 400 kHz、300 kHz、100 kHz 和 50 kHz 四种。
测试的显示类型包括分流板磨损、防振条磨损、自由段异物磨损、自由段处凹陷和支撑结构处凹陷。
电蒸汽发生器传热管磨损缺陷阵列探头检测结果如下：编号 1 的分流板磨损，伤深 22%，检测结果为单边磨损(分流板);编号 2 的防振条磨损，伤深 11%，检测结果为单边磨损(防振条);编号 3 的防振条磨损，伤深 10%，检测结果为双边磨损(防振条);编号 4 的自由段异物磨损，伤深 25%，检测结果为单个磨损(自由段)。
电蒸汽发生器传热管凹陷阵列探头定量检测结果如下：编号 5 的自由段处凹陷，电压幅值 2.03V，定量结果 16.80mm;编号 6 的自由段处凹陷，电压幅值 2.80V，定量结果 16.75mm;编号 7 的自由段处凹陷，电压幅值 5.05V，定量结果 16.66mm。
现场测试结果表明，对于 Bobbin 探头检测发现的支撑结构、防振条、自由段等位置的磨损缺陷，阵列探头均可有效识别，其定性结果与旋转探头一致;对于达到 Bobbin 探头记录阈值的凹陷，阵列探头均可有效对其定性和定量测量。
综上所述，ETer 涡流阵列检测系统能够对电蒸汽发生器行业传热管不同部位，包括胀管过渡区、支撑结构、自由段的体积性缺陷进行有效识别和定性;基于该系统的凹陷轮廓测量功能可有效实施凹陷定量检测;同时，该系统具有良好的综合检测能力，C - 扫成像使得数据呈现更加直观，在电蒸汽发生器传热管涡流检查中具有广阔的应用前景，为电蒸汽发生器的安全稳定运行提供了坚实的技术保障。
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