RT在末級(jí)過熱器氧化皮堆積檢測(cè)中的應(yīng)用

唐 彬

（上海電力股份有限公司 吳涇熱電廠，上海 200241）

某發(fā)電公司的兩臺(tái)600MW火力發(fā)電機(jī)組，鍋爐系亞臨界一次中間再熱控制循環(huán)汽包爐（型號(hào)為G—2008／17.5—M901），π型鍋爐。鍋爐系統(tǒng)在運(yùn)行九年后，因末級(jí)過熱器管內(nèi)壁產(chǎn)生嚴(yán)重的氧化皮脫落情況，并在下部彎頭處形成堆積甚至于堵塞，由此共造成了連續(xù)7次超溫和爆泄事故的發(fā)生，如圖1所示。

1 末級(jí)過熱器

末級(jí)過熱器的結(jié)構(gòu)為W型，其規(guī)格和材質(zhì)見表1。SA213－T91鋼成分屬于馬氏體耐熱鋼，具有鐵磁性。

2 現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)

圖1 2＃爐末級(jí)過熱器曝管現(xiàn)場

表1 末級(jí)過熱器規(guī)格和材質(zhì)

目前國內(nèi)主要有以下幾種技術(shù)檢查鍋爐受熱面管子內(nèi)壁氧化皮的堆積情況，以此來預(yù)防爆管的發(fā)生（見表2）。

表2 高溫高壓管道內(nèi)壁氧化皮現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)

射線檢測(cè)（RT）在工業(yè)上常用于檢查金屬部件或焊縫的內(nèi)部質(zhì)量，其通過射線照射和暗室處理能直觀、準(zhǔn)確地檢測(cè)出其內(nèi)部缺陷的形狀、尺寸和大小。RT技術(shù)運(yùn)用到鍋爐末級(jí)過熱器管內(nèi)壁氧化皮的脫落和堆積檢測(cè)中，從可操作性、經(jīng)濟(jì)性、直觀和準(zhǔn)確性考慮，具有表2中三種檢測(cè)技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢(shì)。

3 射線檢測(cè)方法

傳統(tǒng)膠片射線檢測(cè)。把裝有膠片和鉛板的暗盒布置在被檢測(cè)工件適當(dāng)部位，利用射線使暗盒內(nèi)的膠片感光，并通過暗室處理成像。

CR（computed radiography）。將柔性成像板替代裝有膠片的暗盒，當(dāng)射線穿透檢測(cè)工件后記錄信息，通過專用掃描儀讀取，最后在計(jì)算機(jī)中顯示數(shù)字化圖像。

DR（Digital radiography）。數(shù)字平板成像技術(shù)，包括非晶硅、非晶硒、CMOS三種數(shù)字平板，可做成大面積平板一次曝光形成圖像。

CR和DR的原理基本相同，均是利用射線在穿透不同的物體時(shí)與物質(zhì)相互作用，通過吸收和散射而使強(qiáng)度發(fā)生變化，感光材料接收到該強(qiáng)度變化的信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理最后形成所需要的影像。

三種射線檢測(cè)方法的原理及設(shè)備見表3。

4 三種射線檢測(cè)方法的試驗(yàn)對(duì)比

4.1 照相

三種射線檢測(cè)方法都是利用射線源進(jìn)行照相，因此在照相過程中不管是采用γ源、X射線探傷機(jī)或者CR和DR檢測(cè)時(shí)可以采用的脈沖射線機(jī)都必須要注意輻射安全防護(hù)，時(shí)間、距離和屏蔽是輻射安全防護(hù)的三要素。

表3 三種射線檢測(cè)原理及設(shè)備

當(dāng)CR和DR采用GE公司的XR系列脈沖射線機(jī)進(jìn)行照相時(shí)，由于其感光曲線與工業(yè)膠片曝光曲線不同，在對(duì)比度和寬容度上有比較大的動(dòng)態(tài)范圍，射線能量可以大幅度降低；CR和DR的曝光時(shí)間要比工業(yè)膠片少一半以上。因此，從理論上講能使操作人員可能被照射的劑量下降一個(gè)數(shù)量級(jí)。

一旦現(xiàn)場檢測(cè)環(huán)境不能滿足焦距600mm和透照厚度大于10mm等照射條件時(shí)，CR和DR只能采用γ源或X射線探傷機(jī)進(jìn)行照相。

脈沖射線機(jī)工作時(shí)每秒發(fā)射15個(gè)脈沖，但是其射線管壽命只有50 000脈沖，直接造成檢測(cè)成本提高。

4.2 成像方式

傳統(tǒng)膠片射線檢測(cè)的特點(diǎn)是使用工業(yè)膠片，必須使用暗室處理成像。但是，其機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，其他工序如沖洗、觀片和儲(chǔ)存均可以在試驗(yàn)室同步進(jìn)行流水作業(yè)，且成本低廉。

CR是使用IP板（磷光成像板），采用專業(yè)掃描儀（例如：GE的CRx25P）間接數(shù)字成像，IP板分為軟硬兩種，IP板重復(fù)使用前需要消影處理。

DR是使用非晶體硅或非晶體硒做成的DR板（例如：GE的DXR250V），通過軟件處理直接數(shù)字成像。DR要求所有工序都需在現(xiàn)場處理，對(duì)設(shè)備、人員、檢測(cè)環(huán)境等工作條件要求非常高，設(shè)備成本昂貴。

4.3 觀片方式

傳統(tǒng)膠片射線檢測(cè)使用LED觀片燈，通過肉眼和量尺判斷成像質(zhì)量和內(nèi)容。

CR通過將影像掃描入計(jì)算機(jī)后進(jìn)行觀片，掃描質(zhì)量影響觀片效果。

DR可以直接通過軟件對(duì)影像進(jìn)行處理。但是，DR的動(dòng)態(tài)捕捉功能在現(xiàn)場毫無用武之地。

4.4 存儲(chǔ)方式

一般工業(yè)膠片可以通過專業(yè)的膠片掃描數(shù)字成像（FDR）系統(tǒng)或者高端平板掃描儀存儲(chǔ)入計(jì)算機(jī)，也可以利用數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行拍攝。

CR和DR由于已經(jīng)在電腦屏幕上顯示影像圖片，因此可以直接存儲(chǔ)或處理。

4.5 檢測(cè)效率

增加人工成本可以讓傳統(tǒng)膠片檢測(cè)方法取得更高的效率，但CR、DR無明顯效果。

傳統(tǒng)膠片檢測(cè)方法在相同時(shí)間內(nèi)現(xiàn)場實(shí)際檢測(cè)速度要比DR和CR快一倍以上。

通過試驗(yàn)對(duì)比表明，傳統(tǒng)膠片檢測(cè)方法比CR和DR更適應(yīng)現(xiàn)場檢測(cè)環(huán)境。但是，操作人員的能力、設(shè)備和材料的選擇、工藝參數(shù)的變化均會(huì)對(duì)其檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生直接影響。并且，F(xiàn)DR底片掃描存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)備成本雖然比CR、DR低，但也不便宜。

5 檢測(cè)方案

為了能達(dá)到檢測(cè)目標(biāo)，對(duì)操作人員、設(shè)備、參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步細(xì)化檢測(cè)方案，見表4。同時(shí)，在保證成像效果的基礎(chǔ)上，舍棄了FDR系統(tǒng)而選用了更經(jīng)濟(jì)的Perfection V700Photo平板掃描儀。

表4 檢測(cè)方案

末級(jí)過熱器管為U型彎，其氧化皮的堆積從下彎頭底部開始，彎曲半徑大于100mm。并且，管排間距小，所有管排均不排除有堵塞的可能。鑒于這些設(shè)備特性，檢測(cè)要求見表5。

末級(jí)過熱器氧化皮堆積膠片射線照相檢測(cè)的透照布置，如圖2所示。

表5 檢測(cè)要求

圖2 射線檢測(cè)透照布置圖

6 實(shí)際檢測(cè)效果

6.1 檢測(cè)結(jié)果

某發(fā)電公司的2號(hào)機(jī)組檢修中，對(duì)末級(jí)過熱器管道內(nèi)壁氧化皮堆積情況進(jìn)行了檢測(cè)。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果（見表6），及時(shí)制定了相應(yīng)措施從而有效防止了機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，末級(jí)過熱器系統(tǒng)因氧化皮脫落、堆積、堵塞等原因造成的爆泄事故，減少了非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)。氧化皮堆積厚度h不小于15mm，即超過管子1／3通徑，必須進(jìn)行割管清理，否則會(huì)造成通流面積不夠，引起爆管。

表6 2號(hào)鍋爐末級(jí)過熱器內(nèi)壁氧化皮檢測(cè)結(jié)果

6.2 成像效果

通過成像效果觀察。傳統(tǒng)膠片檢測(cè)方法能保證成像質(zhì)量，如圖3所示。

圖3 傳統(tǒng)膠片檢測(cè)方法現(xiàn)場檢測(cè)效果

7 結(jié)論

（1）針對(duì)鍋爐末級(jí)過熱器工況條件來講，傳統(tǒng)膠片檢測(cè)方法從其操作性、安全性和經(jīng)濟(jì)性上看要明顯優(yōu)于CR和DR。

（2）根據(jù)現(xiàn)場使用效果，傳統(tǒng)膠片檢測(cè)方法同樣適用于鍋爐受熱面其它管子（磁性或非磁性材料）氧化皮脫落情況的檢測(cè)。

（3）末級(jí)過熱器氧化皮的RT檢測(cè)，有效地防止了超溫曝管事故的發(fā)生，保證了發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，為其它金屬監(jiān)督部件的檢測(cè)技術(shù)完善提供了借鑒。

（4）RT向數(shù)字化、PC化方向發(fā)展，在現(xiàn)場檢測(cè)環(huán)境滿足的條件下，應(yīng)考慮采用高分辨率成像板（依據(jù)檢測(cè)部位特征，用柔性暗袋或金屬暗盒）。

（5）CR和DR技術(shù)在電站檢修中的運(yùn)用，對(duì)于其操作性和經(jīng)濟(jì)性，有待于在今后工作中作進(jìn)一步的探索和實(shí)踐。