(1.山东宏源信泰检验检测集团有限公司 山东青岛 266000;2.山东省特种设备检验研究院威海分院 山东威海 264200)
摘要:在科学技术的推动下,先进的无损检测技术运用范围更加广泛,这对于电站锅炉管道的正常运行起到了很好的保护作用,在当前的发展中必须要做好相关的无损检测工作。本文分析了电站锅炉管道无损检测的相关应用技术。
关键词:电站锅炉管道;无损检测;技术展望
引言
在我国的电站运营过程中,其中83%以上的电力生产来自火力发电厂,由于火力发电厂有着许多的供热机组,而这些供热机组运转时间过长,加上电厂的相关发电设备过于老旧,导致电厂运营的过程中出现了很多的安全问题。根据不完全统计,在电厂热力设备所发生的事故中有60%都是锅炉导致的,其中锅炉引发的事故中有65%是由四管爆破而导致的。近十年以来,我国各地方已经出现了5万多件由锅炉管道损伤导致的事故。因此,完善电站锅炉管道的无损检测工作模式,已然成为影响电站发展的重要部分。
一、无损检测技术概述
无损检测技术并不会对电站锅炉造成任何破坏,在不损坏工件(例如钢板、焊接件)的前提下,借助先进的设备器材,利用物理或者化学方法对工件的内部及表面的结构、性质状态进行检查和检测的技术。在电站的日常运行过程中,锅炉起到的作用非常关键,其结构稳定性以及材料的理化性质等,对于设备的使用效率和安全运行来说有着直接的关联。对于电站锅炉的相关缺陷检测,经常会应用到无损检测技术,借助该项技术,可对缺陷的位置进行精准的检测判断,保障了锅炉的运行效率以及安全稳定性,也确保了电站日常工作的有序开展。当前,对于无损检测技术的应用有很多的类型,如超声波检测技术以及金属记忆检测技术等。
二、电站锅炉管道无损检测技术的应用技术
(一)超声相控阵检测技术
相控阵检测是超声波检测的一种,它的探头由一组晶片组成,每一个晶片的激发时间可以单独调节,以控制声束轴线和焦点等参数。相控阵检测可使超声波束从某一位置检测复杂几何形状,或用一个相控阵探头代替多个不同角度的普通探头。以前由于相控阵系统复杂且成本高,因此在工业无损检测方面的应用受到限制。近年来,随着技术进步以及设备成本的降低,超声相控阵检测技术逐步广泛应用于工业无损检测领域,如对汽轮机叶片根部和涡轮圆盘的检测、火车轮轴检测和核电站检测等领域。目前,相控阵在锅炉检测中的应用还不是很广泛,但在一些重要部位的检测中有重大意义,如锅炉“四管”和集箱连接的孔桥检测。《锅炉定期检验规则》明确规定:对过热器、再热器出口集箱引入管孔桥部位宜进行超声波探伤检查,以确定是否有内部裂纹。但是集箱引入管孔桥部位过热器管、再热器管布置较密,普通超声波检测时探头不能进行锯齿状移动,从而不能进行全面有效的检测,因此采用普通超声波检测的可操作性不强。而相控阵技术可以通过软件连续改变换能器阵列产生的波束角度和焦距等参数,从而实现不移动探头对焊缝进行全部扫查。这大大提高了电站锅炉集箱孔桥部位检测的准确性,我院在现场检测过程中取得了良好的效果。同时相控阵技术在电站锅炉厚壁焊缝检测中的应用前景也十分广泛。当然,由于相控阵仪器及探头价格依然相对昂贵,目前在电站锅炉检验中相控阵设备完全取代普通数字式超声仪尚需时日。
(二)低频率电磁波检测技术
低频电磁检测就是利用仪器激发探头在要检测管壁上输入一个低频率电磁信号。当遇到缺陷时,探头接收到的信号将发生改变,从而发现缺陷,并根据接收信号的特征对缺陷进行定量。
国外发达企业选择低频电磁探伤仪进行锅炉检测已经变得十分普遍,全球范围内出现了超过170台电站锅炉采用低频电磁技术。低频电磁技术能够从锅炉“四管”的外表面探测管子的内表面、外表面以及管子中间的缺陷并确定缺陷大小,尤其是对管壁内表面的缺陷检测具有很大的优势。并且该技术采用干式非接触方法检测,管子表面均匀的少量烟垢和油漆层不影响检测结果。低频电磁技术可以快速发现管子内部缺陷,并且定量较准确,在锅炉“四管”实际检验中效果良好。低频电磁技术在孔状缺陷的检测上也能起到很好的作用,如:检测出直径6mm,深度占壁厚30%的圆形孔,对深度测量的误差可控制在5%。低频电磁检测技术对比早期的超声波测厚,不仅测量精度更好,且能有效处理测量时发现的问题。
(三)电磁涡流无损检测技术
在压力容器的具体检测中,对检测对象相应区域内的电流形状进行观察,通过电流形状判断检测内部的电磁场干扰状况,从而判断物体缺陷。在接近被检测物体时,利用交变磁场,在被检测物体中电磁感应产生密闭式环状电流,即涡流,对容器进行检测。电磁涡流无损检测技术的应用,主要利用被测物性质、缺陷位置、磁导率、电导率等因素对涡流的影响,从原激发磁场的参数变化对检测对象的损害部位、缺陷位置进行判断。例如,在实际检测中,如果在所检测的压力容器区域,电涡流为层状,且分布均匀,直线流动,那么涡流便会对垂直于被测试件的磁场进行感应,当物体在该区域存在缺陷时,其涡流流动将会变化,垂直磁场也会相应改变,从而显示物体缺陷。同时,将磁光感应器件平行放置于磁场中,对垂直磁场变化进行成像,具体显示缺陷位置。
三、电站锅炉的无损检测技术
(一)电站锅炉用锻件的无损检测方式
在电站锅炉的结构中,衔接部分大多采用锻件进行连接,少部分厚壁管道元件也使用锻件进行建造。锻件的检测标准对锅炉的整体结构有着举足轻重的作用。目前制造与检测标准主要使用超声波检测进行质量检测,其检测主要对象针对硬度、理化性质等进行测评,具体的检测操作方法按照《承压设备无损检测》标准相关的要求进行。电站锅炉锻件检测主要通过纵波直探头对实心锻件进行超声波检测,对于锅炉中较为重要的锻件常使用多探头全方位检测的方法进行周向检测。在实际的检测过程中,应根据待检锻件的实际情况,如形状、大小、部位等,合理选择适合的探头及检测工艺。
(二)电站锅炉用棒材的无损检测方式
在电站锅炉中许多的螺栓与锻件主要是使用钢棒材进行制造的。在实际的检测过程中,主要使用超声波单晶直探头或双晶直探头对直径>50mm的螺栓件进行检测,其检测的主要对象是危害性气孔、偏折、夹杂等。在对锻件进行检测的过程中,一般使用直探头进行实心锻件的检测,而对于内外径比例小于80%的环形锻件、筒形锻件等一般使用横波斜探头进行周向检测。在对电站锅炉构件的实际检测过程中,对于特定部位应进行适合该部位的针对性检测,具体的检测方法应参照《承压设备无损检测》标准执行。
结束语
电站锅炉的质量控制是一个非常复杂且有着较强系统性的工作,在电站锅炉的制造、安装、日常监测等过程中,均需要应用无损检测技术。在进行无损检测过程中,首先要根据检测的位置和部件,选择合适的无损检测方法,在此基础上按照相关的标准和流程实施无损检测。所以,相关人员应当在保证现有无损检测技术应用的基础上,有针对性的开发无损检测新方法以及技术,继而促进电站锅炉无损检测方法的进一步完善。
参考文献
[1]谢瑛.电站锅炉管道无损检测技术展望[J].建筑工程技术与设计,2018,000(012):620.
[2]赵丹.电站锅炉管道无损检测技术探究[J].山东工业技术,2017,000(014):59.