電站鍋爐無損檢測技術(shù)分析

竇永兵

（甘肅省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測研究院，甘肅 蘭州 730050）

0 引言

鍋爐是火力發(fā)電中必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，在長期高溫的狀態(tài)下運(yùn)營，很容易產(chǎn)生故障，影響其使用壽命，管道老化速度會(huì)大大加快。當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人們生活水平不斷提升，各行各業(yè)對電力資源的需求量都不斷上漲，這對鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性也提出了更高要求。為了避免設(shè)備出現(xiàn)故障，在實(shí)際工作中，可以根據(jù)不同情況合理選擇無損檢測技術(shù)，包括聲波技術(shù)、電磁技術(shù)等，能夠更及時(shí)、更直觀的了解到鍋爐功能性是否完好，為電力資源的穩(wěn)定供應(yīng)提供保障[1]。

1 無損檢測技術(shù)概述

無損檢測（non-destructive testing,NDT）就是在不改變被檢測物質(zhì)原貌的基礎(chǔ)上，獲取相關(guān)的特征和內(nèi)容的技術(shù)。鍋爐在發(fā)電中的作用不言而喻，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定、各零部件運(yùn)行是否正常、材料質(zhì)量是否滿足標(biāo)準(zhǔn)，都和火爐能否穩(wěn)定運(yùn)行、電力資源能否穩(wěn)定供應(yīng)有著十分密切的聯(lián)系，有關(guān)人員要掌握無損檢測技術(shù)，對鍋爐運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，以便及時(shí)找到影響設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性的相關(guān)因素，并制定合理的解決方案[2]。

2 傳統(tǒng)火力發(fā)電站檢測方法概述

在以往火力發(fā)電中，由于科學(xué)技術(shù)不夠發(fā)達(dá)，在對鍋爐進(jìn)行檢測時(shí)，多半采用人工拆卸或是取樣檢查的方法，在每一次拆卸和組裝過程中，都會(huì)對鍋爐質(zhì)量產(chǎn)生影響，長此以往，其出現(xiàn)故障的可能性就會(huì)大大增加，損傷也會(huì)不斷積累，讓關(guān)鍵零部件損壞。由此可見，傳統(tǒng)的檢測方法會(huì)大大影響到設(shè)備的使用壽命，且會(huì)為發(fā)電站帶來額外的成本、資金浪費(fèi)，十分得不償失。在人們對電力資源需求量不斷上升，以及我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代背景下，電站鍋爐檢測技術(shù)也得到了不斷完善，各種無損檢測技術(shù)被廣泛應(yīng)用于實(shí)踐中，并取得了不錯(cuò)的成效[3]。

3 常見的電站鍋爐無損檢測技術(shù)

3.1 相控陣檢測技術(shù)

相控陣檢測技術(shù)是眾多無損檢測技術(shù)中的一種，具有較為廣闊的發(fā)展前景，目前在很多電站鍋爐檢測中都得到了廣泛應(yīng)用。相控陣檢測技術(shù)由一組數(shù)量固定的芯片組成，每個(gè)芯片都有其運(yùn)行倒計(jì)時(shí)，相控陣檢測能夠讓超聲波在一個(gè)位置檢測到不同的形狀，這也是傳統(tǒng)探測技術(shù)不具備的優(yōu)勢。在相控陣檢測技術(shù)剛研發(fā)問世初期，其應(yīng)用并不像如今這般廣泛，主要是因?yàn)槌杀靖?，而且技術(shù)十分復(fù)雜。但隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，相控陣檢測技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用取得了發(fā)展突破，在鍋爐檢測上的應(yīng)用和其他技術(shù)相比相對較少。針對對流換熱管件、二次預(yù)熱設(shè)備箱連體連接管控橋區(qū)域，可以利用超聲波檢測技術(shù)，可以通過聲波的反射，來了解到工件存在的缺陷，從而采取針對性的方法進(jìn)行解決[4]。

3.2 低頻檢測技術(shù)

低頻檢測技術(shù)在應(yīng)用過程中，要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況對探頭進(jìn)行不斷調(diào)整，并通過發(fā)射低頻信號(hào)來獲取鍋爐的運(yùn)行信息，通過不同頻率信號(hào)的反射，有關(guān)人員能夠及時(shí)了解到鍋爐材料、設(shè)備運(yùn)行狀況等方面存在的問題，并及時(shí)對設(shè)備漏洞進(jìn)行修補(bǔ)，避免出現(xiàn)意外情況。低頻檢測技術(shù)在很多國家都得到了廣泛應(yīng)用，在我國也有應(yīng)用越來越普遍的趨勢，該技術(shù)還可以通過管道表面完成檢測，并將檢測結(jié)果及時(shí)發(fā)送給技術(shù)人員，但如果管道表面有油漆，則會(huì)嚴(yán)重影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.3 不同材料的檢測技術(shù)

3.3.1 管材的無損檢測技術(shù)

通常來說，為了滿足在高強(qiáng)度狀態(tài)下的使用需求，鍋爐管材的選擇會(huì)十分謹(jǐn)慎，其質(zhì)量基本不會(huì)出現(xiàn)任何問題。在無縫鋼管的檢測中，通常會(huì)用到超聲波探傷檢測法以及渦流探傷檢測法，能夠在不接觸、不改變鋼管原貌的情況下，了解管材是否存在質(zhì)量問題。以上各種檢測方法的應(yīng)用原理在于，如果鋼管材料質(zhì)量存在缺陷，則會(huì)產(chǎn)生畸形的渦流場，并將渦流指數(shù)發(fā)送到系統(tǒng)中，技術(shù)人員就能夠直觀的了解到其質(zhì)量問題。就目前情況來看，不僅是很多電站掌握了以上各種無損檢測技術(shù)，對于管件的生產(chǎn)廠家而言，也會(huì)廣泛應(yīng)用到多樣化的自動(dòng)檢測技術(shù)，例如在利用超聲波進(jìn)行檢測時(shí)，可以根據(jù)聲波反射回來的信號(hào)，第一時(shí)間了解到管材存在的質(zhì)量缺陷，并及時(shí)對其進(jìn)行修復(fù)。

3.3.2 板材的無損檢測技術(shù)

自動(dòng)化超聲檢測是板材質(zhì)量檢測中常用的方法之一，主要是因?yàn)殇摪宓男螤?、大小、尺寸等都較為穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生較大改變，而且檢測起來十分簡單，以自動(dòng)化的方式對其進(jìn)行探傷十分合適。

3.3.3 鍛件的無損檢測技術(shù)

由于鍋爐是電站中的關(guān)鍵設(shè)備，其結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，關(guān)鍵部分會(huì)使用到鍛件結(jié)構(gòu)，為了保證該部分結(jié)構(gòu)質(zhì)量符合要求，可以利用超聲波進(jìn)行檢測。在實(shí)心鍛件的檢測方面，可利用縱波探頭，但由于不同部位的鍛件形狀、狀態(tài)、型號(hào)等都存在差異，在實(shí)際工作中一定要做好區(qū)分，要能夠應(yīng)用不同的技術(shù)，從多個(gè)不同的角度進(jìn)行綜合探測處理[5]。

3.4 超聲導(dǎo)波檢測工藝

電站鍋爐內(nèi)部的氣液相管路十分復(fù)雜，而且縱橫交錯(cuò)，不管使用哪種方法，基本上都不可能做到100%的檢測，部分細(xì)小問題更是難以被察覺，久而久之就會(huì)影響到設(shè)備使用壽命。由于工作環(huán)境的特殊性，對鍋爐管道材料提出了更高要求，但抽樣檢測的方法具有一定的隨機(jī)性，不僅如此，管道安裝部位還具有局限性，如果探頭無法深入到管道內(nèi)部，其檢測結(jié)果就會(huì)大受影響，或是受到探頭本身質(zhì)量原因，難以對關(guān)鍵工件進(jìn)行檢測。而超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)就能夠有效解決上述各種問題，從本質(zhì)上來看，超聲導(dǎo)波檢測是超聲檢測技術(shù)的一種，導(dǎo)波作為超聲波中的一個(gè)單一類型，聲波可以穿透比較厚的管道壁，具有更強(qiáng)的穿透力和跨越度，根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，導(dǎo)波能夠穿透一米多深的介質(zhì)，從而起到檢測作用，并且能夠保證檢測結(jié)果的真實(shí)性和準(zhǔn)確性[6]。

3.5 內(nèi)置旋轉(zhuǎn)式超聲波定量檢測技術(shù)

該技術(shù)在應(yīng)用過程中，主要是將水填充到被檢測工件的導(dǎo)管中，將探頭放置于管道中，通過超聲波在水中的反射，利用晶片將回波進(jìn)行吸收。并非所有的回波都能夠被晶片回收，部分超聲波會(huì)反彈到被檢測單位的導(dǎo)管中，經(jīng)過原路返回被晶片接收，在整個(gè)檢測過程中，會(huì)收到不同的反射信號(hào)，可以有效提升檢測的準(zhǔn)確性，也能夠避免出現(xiàn)檢測盲區(qū)。

3.6 磁粉探傷技術(shù)

這是電站鍋爐無損檢測技術(shù)中，應(yīng)用起來最為方便，也是技術(shù)含量要求最低的技術(shù)之一。從其名字可以看出，主要就是利用帶有磁性的粉末，均勻撒在鍋爐管道的內(nèi)壁和外壁，通過觀察磁粉的分布情況，就能夠準(zhǔn)確掌握鍋爐是否存在質(zhì)量問題或缺陷。該技術(shù)的主要應(yīng)用原理在于，當(dāng)鍋爐管道存在質(zhì)量缺陷時(shí)，磁粉就會(huì)受到缺陷的影響而呈現(xiàn)不均勻的分布，而如果管道沒有缺陷，磁粉分布就會(huì)十分正常。這種檢測方式十分直觀，但在實(shí)際應(yīng)用中也具有強(qiáng)烈的局限性，由于磁粉本身就存在磁性，很容易受到強(qiáng)烈磁場的干擾，無法保證檢測結(jié)果的真實(shí)性，因此通常會(huì)被當(dāng)作輔助檢測手段，而非主要檢測手段。

3.7 射線檢測

在利用這種方法時(shí)，要根據(jù)不同射線設(shè)備的特點(diǎn)來進(jìn)行合理選擇，從而讓射線能夠更好的穿透鍋爐設(shè)備完成檢測。通常來說不同射線設(shè)備所發(fā)出射線的信號(hào)強(qiáng)弱、穿透能力等都存在區(qū)別，例如X射線探傷機(jī)的能量范圍為50～450 kV，在厚度為50 mm以下的鋼板檢測中，就具有較強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢。除此之外，在小型鍋爐以及開孔較小位置的檢測中，可以應(yīng)用γ射線，主要是因?yàn)槠浯┩改芰Σ粡?qiáng)，在使用中值得注意的是，γ射線對人體有害，且靈敏度不高，具有一定的缺陷[7]。

4 電站鍋爐設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量分析

鍋爐是火力發(fā)電站為人們提供穩(wěn)定電力資源的重要設(shè)備，為了提升其質(zhì)量管理水平，在日常工作中要做到以下幾點(diǎn)。首先，要定期對鍋爐設(shè)備進(jìn)行檢查、維護(hù)和保養(yǎng)，及時(shí)更換零部件，可應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，推動(dòng)設(shè)備檢測工作朝著信息化、現(xiàn)代化、智能化的方向發(fā)展，一旦發(fā)現(xiàn)問題，系統(tǒng)能夠自動(dòng)報(bào)警，提示技術(shù)人員進(jìn)行維護(hù)。其次，要根據(jù)鍋爐規(guī)格、材料、以及其他因素，合理選擇應(yīng)用無損檢測技術(shù)，確保技術(shù)使用的合理性，在發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在缺陷時(shí)，要能夠采取針對性的應(yīng)對策略。最后，全面提升鍋爐管理人員的綜合素質(zhì)以及專業(yè)能力，要做到防患于未然，加強(qiáng)設(shè)備細(xì)節(jié)之處的檢測，在實(shí)踐中不斷提升個(gè)人能力，積累工作經(jīng)驗(yàn)，掌握各種突發(fā)情況的應(yīng)對策略，在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)不要慌亂，要能夠及時(shí)解決問題，確保鍋爐能夠穩(wěn)定運(yùn)行。要掌握最基本的檢測方法，包括目視檢測、表面檢測等，要能夠通過裸眼、放大鏡等對設(shè)備缺陷進(jìn)行觀察，包括組件連接是否正常、鋼板焊接是否符合要求等，及時(shí)解決鋼材的生銹、腐蝕等問題。

5 結(jié)語

總而言之，電力工業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，當(dāng)前人們生活水平不斷提升，對電力資源的依賴性也越來越高，在火力發(fā)電中，想要保證鍋爐能夠正常工作，就要根據(jù)實(shí)際情況，合理選擇無損檢測技術(shù)。隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對無損檢測技術(shù)的要求也越來越高，不同技術(shù)有其各自的應(yīng)用優(yōu)勢和缺陷，要合理選擇。有關(guān)人員要加大技術(shù)研發(fā)力度，以鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行，推動(dòng)我國電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。