電站鍋爐無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

萬(wàn)兆云王明庭，2

（1.唐山市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所，河北 唐山 063000；2.華北理工大學(xué)冶金與能源學(xué)院，河北 唐山 063000）

電站鍋爐無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

萬(wàn)兆云1王明庭1，2

（1.唐山市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所，河北 唐山 063000；2.華北理工大學(xué)冶金與能源學(xué)院，河北 唐山 063000）

發(fā)電廠動(dòng)力鍋爐是其僅有的幾大主體設(shè)備之一。由于鍋爐崗位工藝狀況、操作環(huán)境相當(dāng)差，換熱設(shè)備內(nèi)部列管等與工藝介質(zhì)直接接觸的表面存在著大量的結(jié)垢和腐蝕問(wèn)題，導(dǎo)致其強(qiáng)度和塑性急劇下降，若不及時(shí)給予檢查和發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行妥善處理將有可能在使用中發(fā)生漏液或爆炸的危險(xiǎn)。本文參考了若干常用鍋爐無(wú)損傷檢測(cè)技術(shù)資料，并結(jié)合自己多年的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)幾種最常用的檢測(cè)工藝方案的實(shí)施效果展開(kāi)考量和對(duì)比，以便因地制宜地做好電廠鍋爐的無(wú)損傷撿測(cè)工作。

電站鍋爐；無(wú)損傷檢測(cè)；工藝技術(shù)

當(dāng)今時(shí)期，針對(duì)發(fā)電站鍋爐裝置在遵照特種設(shè)備管理規(guī)定所實(shí)施的規(guī)范檢測(cè)中，最普遍應(yīng)用的無(wú)損傷檢測(cè)工藝方法有六種，它們基本上都是依托對(duì)電磁波、聲波或金屬結(jié)構(gòu)成分分析進(jìn)行檢驗(yàn)。一段時(shí)間以來(lái)，聲音傳播技術(shù)和電磁技術(shù)研究得到了很大的提升，它們?cè)谔胤N設(shè)備無(wú)損傷檢測(cè)工藝中的運(yùn)用和其相關(guān)儀器設(shè)備的成功制造都極大地推動(dòng)了鍋爐無(wú)損傷檢測(cè)技術(shù)的實(shí)施和發(fā)展。依據(jù)這些年購(gòu)入的數(shù)臺(tái)新型無(wú)損傷檢測(cè)設(shè)備都已經(jīng)歷了電廠鍋爐檢測(cè)試驗(yàn)并取得了理想效果，下面談一談本人在實(shí)際檢測(cè)工作中收獲的體會(huì)和有關(guān)幾種新應(yīng)用工藝技術(shù)的強(qiáng)項(xiàng)和弱點(diǎn)。

1　超聲相控陣測(cè)驗(yàn)工藝

相控陣測(cè)驗(yàn)屬于超聲波測(cè)驗(yàn)的一個(gè)類(lèi)型，其探頭內(nèi)包含有若干個(gè)晶片，任何一個(gè)晶片的激活時(shí)間均可獨(dú)立控制，并且確定好聲束軸線及焦點(diǎn)等數(shù)據(jù)。相控陣測(cè)驗(yàn)?zāi)軌蜻\(yùn)用超聲波束在任何一個(gè)對(duì)應(yīng)部位測(cè)驗(yàn)較為復(fù)雜的立體圖形，還可用一只相控陣探頭置換數(shù)個(gè)各種方位的常用探頭。過(guò)去因?yàn)橄嗫仃嚈C(jī)構(gòu)繁瑣而且投入較大，因而導(dǎo)致其在特種設(shè)備無(wú)損測(cè)驗(yàn)領(lǐng)域的使用很難普及。最近一個(gè)時(shí)期以來(lái)，我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，各種設(shè)備裝置的制作成本持續(xù)下降，這就極大促進(jìn)了超聲相控陣測(cè)驗(yàn)工藝在工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中的普及運(yùn)用。比如，在汽輪機(jī)葉片連接部位及渦輪圓盤(pán)區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)、鐵路列車(chē)輪軸檢測(cè)，還有核電站檢測(cè)等項(xiàng)目。當(dāng)今時(shí)期，相控陣檢測(cè)方法在針對(duì)鍋爐的無(wú)損檢測(cè)運(yùn)用不是特別普及，然而，在針對(duì)某些關(guān)鍵部位檢測(cè)的過(guò)程中具有相當(dāng)程度的運(yùn)用。比如，針對(duì)鍋爐換熱部分的盤(pán)管和與箱體連接的孔橋區(qū)域檢測(cè)。鍋爐檢測(cè)規(guī)程中已有明確要求：對(duì)于鍋爐換熱器、二次預(yù)熱器出孔箱體連接管孔橋區(qū)域適合采用超聲波檢測(cè)從而判斷其內(nèi)表面有無(wú)裂縫出現(xiàn)。然而，箱體連接管孔橋區(qū)域過(guò)熱盤(pán)管，二次預(yù)熱器管排列緊密，進(jìn)行常規(guī)超聲波檢測(cè)時(shí)，其測(cè)試探頭沒(méi)法實(shí)現(xiàn)來(lái)回移動(dòng)測(cè)試，因而達(dá)不到所要求的精細(xì)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，所以，沒(méi)法實(shí)現(xiàn)有效利用超聲波進(jìn)行檢測(cè)的目標(biāo)。而相控陣測(cè)試工藝能夠依托軟件不斷更新?lián)Q能器片排列方式，使其發(fā)出的波束方位及焦距連續(xù)發(fā)生改變，由此達(dá)到無(wú)需改變探頭位置即可將所有焊口實(shí)施徹底檢驗(yàn)?；诖耍厥闺娬惧仩t箱體孔橋區(qū)域檢測(cè)的精確度大幅度增加。經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，此種檢測(cè)過(guò)程是非常成功和有效的，而且獲取了理想的檢測(cè)結(jié)果。另外，相控陣工藝在電站鍋爐厚壁焊口測(cè)驗(yàn)中運(yùn)用也有廣闊的市場(chǎng)。盡管如此，因?yàn)橄嗫仃嚋y(cè)試設(shè)備和其所使用的探頭成本還相當(dāng)高，現(xiàn)在在電站鍋爐檢測(cè)中還沒(méi)有條件完全用相控陣測(cè)試儀器替換常規(guī)數(shù)字式超聲測(cè)試裝備。

2　低頻電磁檢測(cè)工藝

低頻率電磁測(cè)驗(yàn)過(guò)程系運(yùn)用一套裝置來(lái)激活探頭且在需測(cè)試的管壁上引進(jìn)一束低頻電磁信息進(jìn)行檢測(cè)的方式。在檢查到存在問(wèn)題的部位時(shí)，引入探頭的信息一定出現(xiàn)變化，所以可以察覺(jué)異常情況的存在，而且能參照引入信息的個(gè)性表現(xiàn)判斷問(wèn)題程度的大小。西方國(guó)家某企業(yè)曾經(jīng)運(yùn)用低頻電磁探傷設(shè)備實(shí)施針對(duì)鍋爐的測(cè)試已有數(shù)年歷史。他們對(duì)外界發(fā)布的資料信息說(shuō)，截止到現(xiàn)在，在整個(gè)國(guó)際行業(yè)內(nèi)運(yùn)用過(guò)低頻檢測(cè)工藝實(shí)施測(cè)試的危險(xiǎn)性鍋爐設(shè)備已達(dá)150多套。低頻電磁檢驗(yàn)系統(tǒng)系最近一時(shí)期從國(guó)外購(gòu)入的，我們特種設(shè)備檢驗(yàn)所是第一個(gè)從外國(guó)生產(chǎn)企業(yè)購(gòu)入該型低頻電磁測(cè)試裝置的職能部門(mén)。依托數(shù)次的試驗(yàn)探討，我們都有力的驗(yàn)證了低頻電磁測(cè)試工藝在應(yīng)用于電廠鍋爐測(cè)驗(yàn)中具有較佳的性能表現(xiàn)。

3　超聲導(dǎo)波檢測(cè)工藝

電廠鍋爐所安裝的氣液相管路縱橫交錯(cuò)、紛繁復(fù)雜，不容易做到在常規(guī)檢測(cè)時(shí)達(dá)到百分之百的測(cè)試。特別是針對(duì)四類(lèi)特型管道進(jìn)廠原材料的測(cè)試過(guò)程，現(xiàn)時(shí)階段僅能夠就焊縫具體情況實(shí)施抽樣檢查。另外，由于具體安裝部位的局限性，使某些區(qū)域的管段在使用普通測(cè)試設(shè)備檢測(cè)時(shí)，由于探頭本身構(gòu)造的原因根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)定的檢測(cè)目標(biāo)，比如進(jìn)入爐墻內(nèi)的管段?，F(xiàn)實(shí)新應(yīng)用的超聲導(dǎo)波先進(jìn)檢測(cè)工藝能夠圓滿(mǎn)地處理好此類(lèi)問(wèn)題，導(dǎo)波屬于超聲波的一個(gè)單獨(dú)類(lèi)型，導(dǎo)波在板體結(jié)構(gòu)中傳送時(shí)，其聲波貫穿整體壁厚，傳送跨度大而且強(qiáng)度降低有限，在實(shí)施測(cè)試時(shí)，沒(méi)有必要對(duì)整個(gè)板面結(jié)構(gòu)展開(kāi)透射。經(jīng)過(guò)數(shù)次實(shí)踐檢驗(yàn)證實(shí)，超聲導(dǎo)波測(cè)試能夠測(cè)驗(yàn)出一米多深度的介質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部異常情況，而且測(cè)試結(jié)果與實(shí)際相符，能夠達(dá)到很高的精度。

4　超聲衍射時(shí)差測(cè)試（TOFD）

超聲衍射時(shí)差測(cè)試工藝系最近一段時(shí)期才提倡并推行的一類(lèi)先進(jìn)工藝，它所具備的特殊優(yōu)越性是能夠?qū)嵤?duì)厚度很大的管壁焊口的測(cè)驗(yàn)過(guò)程。并且能夠精準(zhǔn)地測(cè)驗(yàn)出異常部位的具體情況。還能夠完成整個(gè)測(cè)量?jī)?nèi)容的詳細(xì)記錄，不可能留下測(cè)量盲區(qū)，問(wèn)題檢出比率很大，測(cè)試結(jié)果相當(dāng)理想。我們國(guó)家于2007年組織了該項(xiàng)測(cè)試工藝的行業(yè)學(xué)習(xí)培訓(xùn)活動(dòng)，且在后續(xù)的階段陸續(xù)引進(jìn)此種技術(shù)，并且對(duì)其檢測(cè)過(guò)程規(guī)定了相應(yīng)的測(cè)試規(guī)范，另外這些管理規(guī)范也處在持續(xù)完善和應(yīng)用階段之中。

結(jié)語(yǔ)

電廠鍋爐裝置屬于工業(yè)生產(chǎn)的動(dòng)力型裝備，它的安全穩(wěn)定工作直接關(guān)系到整個(gè)發(fā)電廠的優(yōu)質(zhì)、高效生產(chǎn)過(guò)程?？茖W(xué)、快捷、精準(zhǔn)的鍋爐設(shè)備無(wú)損傷測(cè)試是保障鍋爐安全生產(chǎn)的有效手段。它不但可以促使危險(xiǎn)系數(shù)很大的鍋爐運(yùn)行裝置實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定、高效、安全的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，還可以有效地減少和杜絕各類(lèi)惡性安全生產(chǎn)事故的發(fā)生。在電廠鍋爐無(wú)損傷測(cè)試實(shí)施過(guò)程中，必須嚴(yán)格遵守相關(guān)的規(guī)范和基準(zhǔn)，恰當(dāng)選用各種類(lèi)型的無(wú)損傷測(cè)驗(yàn)方法。要針對(duì)現(xiàn)實(shí)眾多重型超臨界限電廠鍋爐陸續(xù)使用的現(xiàn)狀，必須對(duì)無(wú)損探傷測(cè)試實(shí)施更高水平和更嚴(yán)格的操作，以圓滿(mǎn)達(dá)到測(cè)試的效果。

［1］質(zhì)技監(jiān)局鍋發(fā)（1999）202號(hào)，鍋爐定期檢驗(yàn)規(guī)則［S］.

［2］李衍.大厚度容器接管焊接接頭的相控陣檢測(cè)［J］.無(wú)損檢測(cè)，2008，30（12）.

［3］李衍.鋼焊縫相控陣超聲波探傷新技術(shù)［J］.無(wú)損探傷，2002，26（03）.

TM621

A