无损检测技术在火力发电厂锅炉“四管”检验中的应用

罗芬娣　李树春

摘 要：火力发电厂锅炉“四管”工作压力高，温度高，以及所处环境恶劣，是金属监督检验的重点。据统计资料显示，由焊接原因引发的锅炉“四管”爆管泄漏是火力发电厂最频发的事故，严重影响电厂运行的安全性和经济性。该文通过分析现场“四管”检测中的常见问题，提出合理的解决方案。

关键词：锅炉“四管” 无损检测 焊接缺陷

中图分类号：TM61 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（b）-0041-01

火力发电厂锅炉“四管”分别是水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤器管（有些高压锅炉是“三管”，无再热器），是锅炉设备中重要的承压组成部件。

“四管”检验常用的无损检测技术为超声波检测和射线检测，部分难检测到的部位还要用到磁粉检测和渗透检测技术。超声波检测是焊缝检验的一种主要探伤方法。其特点主要表现在：（1）数字检测仪小巧灵活，现场携带工作方便，检测速度快，成本低；（2）超声波探伤对于面积性缺陷如未焊透、未熔合、裂纹等的检测灵敏度高。但对于体积性缺陷如气孔的检测灵敏度不如射线探伤，若缺陷不是相当大或密集的，就不能有足够的缺陷反射波而被漏检；（3）检测过程不能自动记录，检测结果的判断在很大程度上取决于检测人员的水平、工作责任感及检测仪器的灵敏度，不如射线检测底片直接可靠。而采用射线检测，一般是双壁双影椭圆成像，为提高透照的宽容度，往往采用较高的射线能量，导致缺陷检出率低，特别是危害严重的裂纹常常漏检。

1 无损检测技术在现场的应用

1.1 现场检测存在的问题

对于锅炉小径管对接焊缝（包括过热器∮42×5 mm、省煤器∮32×4 mm等直径小于89 mm的管子焊缝），超声波检测中存在着管子直径小、曲率大、管壁薄，耦合差等特点，并且管壁厚度范围处在一般探头的近场区内，对缺陷的准确判断有一定的困难，易发生误判或漏检。

对于锅炉小径管（过热器管、省煤器管、水冷壁管等）与联箱的管座角焊缝，一个联箱上要焊接多排支管，结构紧凑，一般采用手工焊接，统计表明70%的缺陷结构出现在支管侧焊缝熔合区，且大多出现在焊缝根部和中部，检测中由于管子排列紧密，有些焊缝位置用超声波或射线探伤较难检测。

综上所述，对“四管”检验要采用多种检测手段相结合，并选取专用的探伤工艺，探伤仪器，以求得最优的检测效果。

1.2 超声波探伤方法的应用

1.2.1 检测设备的选择

采用A型脉冲反射式超声波探伤仪。

所用仪器必须满足JB/T4730.3-2005标准中3.2条关于检测设备的要求。要求仪器具有较高的分辨力和较窄的始脉冲宽度。现在一般采用数字式超声波探伤仪。

所用探头必须满足JB/T4730.3-2005标准中3.2条关于探头的要求。探头楔块宜加工成与管外壁吻合良好的曲面；晶片尺寸宜用小尺寸，一般不大于6×6 mm；频率宜采用较高的探测频率，常用5 MHz；前沿长度要求采用短前沿，一般不大于5 mm；K值宜采用大K值，一般根据管壁厚度来选择探头的折射角，推荐的探头角度为70°±5°（管壁厚度4～8 mm，探头折射角选用70°～75°；管壁厚度8～14 mm，探头折射角选用65～70°）。

试块采用DL/T820-2002《管道焊接接头超声波检验技术规程》推荐的DL-1小径管专用试块，用于仪器探头的系统性能校准以及扫差灵敏度的调整。另外，对于小径管超声波检测，由于其直径小，曲率大，管壁薄，检测精度要求较高，按常规检测设定灵敏度补偿会导致缺陷定量误差过大。如果灵敏度补偿高了，就可能造成误判，反之有可能造成漏检。为了准确定量缺陷，提高检测的准确性和可靠性，还需从被检管件切去一段管段制作灵敏度补偿试块。

1.2.2 检测前准备工作

利用DL-1专用试块测定仪器探头系统性能，做出距离-波幅曲线。并对检测灵敏度进行修正。要求检测面应打磨平整，便于探头的扫查，其表面粗糙度应≤6.3 um。

1.2.3 实际操作

对于小径管对接焊缝检测，一般采用直射波法和一次反射波法在小径管外壁焊缝的双侧进行检测；对于管座角焊缝，由于无法在接管内壁进行检测，所以在联箱外壁采用直射波法和一次反射波法进行检测。

1.3 射线探伤、渗透探伤等其他方法的应用

射线探伤主要用于对检测中发现的带有缺陷的焊接接头进行照相验证。由于检修现场拍片位置受到限制，排列紧密的排管无法变换角度，所以只能透照一次。对此，DL/T821-2002《钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规程》标准中第4.10.3条规定，对外径小于或等于76 mm的管子，其焊缝采用双壁双影法透照时，允许一次透照，并应选择较高的管电压，曝光量宜≤7.5 mA·min，管子内壁轮廓应清晰地显现在底片上。

渗透探伤主要用于超声波及射线探伤无法检测的焊缝部位，譬如：三面紧挨墙壁或障碍物，或仅能通过手掌，无法带动探头移动的焊缝部位。在现场检测管座角焊缝时，由于联箱上有许多紧挨着的间距很窄的排管，有些焊缝部位就需要采用渗透探伤来检测。

1.4 现场检测实例

某自备热电厂锅炉大修期间，更换4段鼓包变形的屏式过热器管（规格∮42×5 mm，材质12Cr1MoV），更换16段磨损严重的低温省煤器管（规格∮32×4 mm，材质20 g），1个过热器联箱上角焊缝轻微泄露补焊，1个低省联箱边缘位置角焊缝补焊位置泄露挖掉重新焊。检修完毕，共计43道新焊缝，要求100%无损探伤。其中41道对接焊缝全部超声波探伤，角焊缝2个，过热器联箱上的1个超声波探伤，低省联箱上的1个做着色渗透探伤。检验发现，低温省煤器联箱上的角焊缝局部表面有1处裂纹（长度1～2 mm），经打磨后再检验，没有发现超标缺陷。其他对接焊缝和角焊缝检验没有发现超标缺陷。

2 结语

随着科学技术的发展，各种专用探伤仪器技术性能越来越先进，数字式超声波探伤仪应用越来越普遍，射线探伤机小型化，各种无损检测技术越来越普遍的应用于电厂锅炉“四管”检验中，及时发现缺陷，而且缺陷的定位和定量的准确性和可靠性也有很大提高，提前着手消除事故隐患，为锅炉安全稳定的长期运行发挥重要作用。

参考文献

[1] JB/T4730.3-2005承压设备无损检测第三部分：超声波检测[S].

[2] DL/T821-2002钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规程[S].

[3] 牟彦春，金南辉.电站锅炉小径管对接接头超声波检测灵敏度补偿量的确定[J].无损检测，2010（10）.endprint