氦质谱检漏仪在锅炉检漏中的应用

孙久启,杜伟,胡金宝

(1.国电科学技术研究院,江苏南京 210031; 2.国电费县发电有限公司,山东费县 273400)

氦质谱检漏仪在锅炉检漏中的应用

An application of helium mass spectrometer in the boiler leak detection

孙久启1,杜伟2,胡金宝2

(1.国电科学技术研究院,江苏南京 210031; 2.国电费县发电有限公司,山东费县 273400)

介绍了一种应用氦质谱检漏仪准确查找锅炉轻微漏点的方法。该检漏方法与一般带压查漏方法相比,具有安全性高、经济性好和操作方便等优点,属检漏技术的创新,为同类锅炉检测提供参考。

氦质谱检漏仪;锅炉;“四管”泄漏;检漏

1 基本情况

电厂2号锅炉为哈尔滨锅炉厂制造的超临界参数变压直流炉,型号为HG-1913/25.4-Y M3。该炉自2007-08-05完成168 h试运行后,截至2008年3月底为止,共启、停7次。期间炉顶“大包”引出管道(如炉前汽水分离器、左右两侧再热汽、主蒸汽管道等)外部保温铝皮一直存在滴水现象。

2 常规查漏措施

2.1 停炉检查

2007-08-17,电厂在机组停机消缺期间,打开“大包”两则的人孔门,对其内部管道进行全面检查,结果未发现漏点。因此,初步推断锅炉滴水原因是:由于顶棚管保温层材料为捣打料,在机组运行过程中,保温层内部水分逐渐蒸发并通过管道向外扩散,遇冷空气凝结、出现滴水现象。

2.2 运行中听异常声音、观察是否有蒸汽

在锅炉运行过程中,打开“大包”两侧的人孔门,检查是否有异常声音,结果发现在人孔门外听不到任何泄漏声;采用强光手电进行照射,未发现任何水蒸汽迹象。分析其原因为“大包”内温度较高(300℃以上),且压力接近0.1MPa,少量蒸汽泄漏后将处于过热状态,因而无法看见。

2.3 采用压缩空气检漏

2007年11月份,2号机组停运,电厂再次对“大包”内部进行了检查。首先隔绝相应的系统,然后分别向再热器和过热器系统内注入压缩空气,使之压力达到0.5～0.6MPa,检查过热器、再热器系统,结果发现稳压阶段过热系统压力稳定,而再热器系统压力一直不稳定。机组启动后,锅炉汽水分离器外部保温铝皮依然存在滴水现象。

3 氦质谱检漏仪应用实例

2008-03-15,2号机组调停,为了彻底查找漏点,采用氦质谱检漏仪对“大包”内部受热面进行检查,重点是再热器系统。具体措施为:

(1)拆除部分保温层。将高温再热器出口管道的保温层全部拆除,以便于检查;

(2)向再热器系统内注入压缩空气和氦气。隔离相应的系统阀门,利用冲氮管路向再热器系统内注入压缩空气和氦气;

(3)检测漏点。采用PHOEN I XL300型氦质谱检漏仪检测,具有快速、可靠,灵敏度高,易于操作等特点。当再热器系统压力达到0.3MPa时,启动检漏仪,将探测器的连接管引入“大包”内,一人持探测器对每根再热器系统管子进行排查,另一人负责观察检漏仪LCD显示读数,在接近某根管子时,发现检漏仪读数变化明显。随即拆开该处保温,靠近漏点位置时发现漏率读数呈数量级明显跳跃;在接近焊缝处,用手指能够明显感觉到轻微气流,表明确实存在泄漏现象。

(4)检查结果。高温再热器系统共发现11处漏点,位于出口集箱下部出口管排第一道安装焊口,上、下熔合线附近出现沿熔合线方向不同程度裂纹。其中,高温再热器出口小集箱左排第11个小集箱,右排前数第5、6根管子焊口裂纹较严重,第5根管子裂纹有焊口的1/3圈,第6根管子裂纹有焊口的1/2圈。裂纹沿焊口熔合线方向,裂纹最宽位于管子的左、右侧,是检测不到的死角。

4 原因分析

2号炉“大包”内高温再热器上部接集箱管,焊接接头号J62(见图1),集箱下每片接管有焊口10个,共计950个。管子规格为Φ51×4mm,材质为SA-213T91,焊口材料为ER90S-B9,焊接工艺为GTAW。焊前预热采用火焰加热到100～150℃,中性焰,焰心距管壁2～3mm,火焰在坡口以外;从焊缝中心算起每侧加热宽度不小于管壁的3倍。焊接进行高温回火之后对焊缝进行100%射线探伤;接管部位焊口合格率为96.84%。

图1 高温再热器及焊接接头示意

从裂纹情况观察判断,分析原因如下:

(1)原焊接操作不当。在原焊接过程中,由于电流过小,使ER90S-B9焊丝填充不能与被焊材料T91充分熔合,造成未焊透或未熔合,这是先天微裂纹的根源。如果焊接线能量过大,焊接速度偏慢,又会使焊缝及热影响区过热,产生粗大马氏体组织,大大降低焊接接头的综合性能。

(2)焊后热处理。焊后没有及时进行热处理或者热处理工艺不当均会影响焊接接头的性能。性能低劣的焊接接头在热应力循环作用下,较短时间内会产生低周疲劳断裂失效。

(3)缺陷返修。在对超标缺陷进行返修时没有充分预热和热处理,使返修处残余应力增加。

5 氦质谱检漏的主要特点

5.1 氦气的物理、化学特性

氦质谱检漏仪的示踪气体通常选用氦气;氦分子小、质量轻、易扩散、易穿越漏孔,易于检测也易于清除;氦离子荷质比小,易于进行质谱分析;氦气是惰性气体,化学性质稳定,不会腐蚀和损伤任何设备;氦气无毒,不凝结,极难容于水。

5.2 氦质谱检漏优点

与常规水压检漏相比,氦质谱检漏技术具有快速、准确、灵敏度高及无损伤性等方面的优点。采用水压检漏,现场实际操作复杂,对水质、水温、升压方式、升压设备等方面都有一定要求;而且在轻微泄漏时,漏点不容易被发现。如果大面积拆除保温层,工期和费用等方面均值得考虑。该实例通过氦质谱检漏仪跟踪氦气浓度梯度变化,快速准确查找到被保温覆盖的焊缝微裂纹。

6 结语

采用氦质谱检漏技术,在锅炉轻微泄漏时,能够及时、准确地发现漏点,尽可能降低锅炉泄漏带来的各种损失,更具有实用价值。一般情况下,氦质谱检漏仪广泛应用于凝汽器真空系统的查漏作业,用于锅炉检漏方面尚属查漏手段的技术创新,因此,具有一定的推广价值。

[1]张皓纯.氦质谱检漏技术在火电厂中的应用[J].能源技术, 2004,25(6):257-260.

[2]谭金.大型汽轮机组真空系统氦质谱泄漏检测实践[J].广西电力,2007,(4):29-31.

TB774

B

1674-8069(2010)06-059-02

2010-08-17;

2010-11-06

孙久启(1965-),男,山东梁山人,高级工程师,长期从事锅炉、除灰和脱硫设备系统技术管理工作。E-mail:sjqpower@ sina.cn

Abstract:The way of how to detect boiler slight leakage exactly is found by m aking use of helium mass spectrom eter through example.This m ethod of chase leaks is mo re safety,econom icaland operable than conventional leak checking measures under certain pressure.It is an innovation of bo th new apparatus applicat ion and leakage detecting m easures,which is valuable to use and spread in a certain scale.

Key words:helium m ass spectrom eter;bo iler;bo iler tube leak;leak detecting