浅析火力发电厂锅炉管道无损检测技术现状和展望

2016-12-01姚宇峰

中国科技纵横 2016年14期

关键词：锅炉管火力发电厂射线

姚宇峰

（陕西清水川能源股份有限公司，陕西榆林 719400）

浅析火力发电厂锅炉管道无损检测技术现状和展望

姚宇峰

（陕西清水川能源股份有限公司，陕西榆林 719400）

我国目前的电力绝大部分还是来自于火力发电厂，锅炉是火电厂的三大主机之一，由于其结构较为复杂，所处环境和工况十分恶劣，因而运行过程中具有潜在的泄漏甚至爆炸的危险性。对于火力发电厂锅炉管道无损检修，不仅对于保证火力发电厂锅炉管道质量有着积极的作用，还对于保障火力发电厂锅炉管道工作运行的稳定性也有很大积极性。本文对火力发电厂锅炉管道无损检测技术现状及新技术进行了分析。

火力发电厂锅炉无损检测现状展望

火力发电厂在基础设施安建安装的过程中，几乎都需要用射线或者超声检测来进行所有管道接头的焊接。伴随着老机组逐渐增长的服役时间，以及新装机组不断增高的参数等原因，使热力设备的完全经济运行与维护面临越来越多的新题目。据近期统计，热力设备事故中锅炉占60%，其中管道破损事故占锅炉事故的65%。对确保火力发电设备尤其是锅炉的运行安全性与可靠性具有十分重要的意义。

1 火力发电厂锅炉管道无损检测技术的现状

无损检测技术不仅在机械、冶金、电子、化工、铁道、船舶、核能、航空、航天等各种产业中得到广泛的应用，而且在电力产业中也得到较快发展，已成为保障安全发、供电不可缺少的重要手段。

1.1 超声检测技术

利用金属中有气孔、裂纹、分层等缺陷（缺陷中有气体）或夹杂，超声波传播到金属与缺陷的界面处时，就会全部或部分反射，反射回来的超声波被探头接收，通过仪器内部的电路处理，在仪器的荧光屏上就会显示出不同高度和有一定间距的波形。可以根据波形的变化特征判断缺陷在工件重的深度、位置和形状，锅炉集箱，汽包下降管等管道的检测。对于存在于与管材轴线平行的缺陷，利用超声检测沿管材外圆作周向扫查的横波检测为主，在无缝钢管中也可能存在与管材轴线垂直的缺陷，因此必要时还应沿轴线方向进行斜入射检测。

1.2 射线检测技术

射线穿过被照射物体后会有损耗，不同厚度不同物质对它们的吸收率不同，把底片放在被照射物体的另一侧，会因为射线强度不同而产生相应的图形，评片人员就可以根据影像来判断物体内部的是否有缺陷以及缺陷的性质。锅炉主要由受热面管道组成，而受热面管道由许多不同的管排焊接而成。对于1000MW的机组来说，锅炉管道焊口近7万个，根据电力行业相关标准，小径管100%进行射线检测，发现超标缺陷及时处理，防止运行期间出现各种因锅炉受热面管道引起的非计划停机。

1.3 内窥镜检测技术

电子工业内窥镜主要是针对工业的检测、维修推出的无损检测工具，通过视频摄像头电子显示的方式检测肉眼无法直接观测的地方，可对被检测对象的内部缺陷进行视觉定性检查和定量测量等检测工作。捕捉到清晰明亮的图像，超强的性能与绝对的便携性达到完美的统一，并融合了最新的计算机数字存储处理技术，成为检测领域解决质量及安全问题不可缺少的重要工具。内窥镜检测技术在电力生产建设中帮助检查人员快速、有效的找到问题核心，对检查部件内的腐蚀、锈斑、裂纹、铁屑异物的问题有重要作用。仪器本身小巧、便携性移动性强，可以很好地提高工作效率减少工作强度，很方便在空间狭小、高度较高的恶劣环境中攀爬。

2 火力发电厂锅炉管道无损检测新技术

2.1 超声导波检测技术

超声导波检测技术利用低频扭曲波或纵波可对管路、管道进行长距离检测。可有效检测出深度1.5mm、宽度0.2mm的内、外表面直槽且检测速度大大高于传统的逐点检测方法。检测锅炉受热面管道，可以从集箱处直接检测，减少更多工艺获取更多的数据，更快捷的获取缺陷的类型、大小和位置，对于处理缺陷问题更加方便。

2.2 声发射检测技术

在今天无损检测技术快速发展的时代，在蒸气管道爆管前采取及时的措施，消除爆管引起的潜伏威胁，已经成为事实。在蒸汽管损坏前的一段时间里，会出现一些我们很难才能听得到的非常微小的泄漏声。在时间的延续过程中，这种泄露声音会出现指数增长的现象，如果我们能听到泄漏的声音，说明泄漏的速度已经非常快，而在这种非常紧急的情况下，对于采取任何补救措施都显然来不及了。但是如果我们采用超声波的接收装置，我们就可以在爆管前的8～10h接收微小泄漏声波中的超声波分量。在24次锅炉管道泄漏事故中，有50%的案例，声学检漏系统对此作出了早期警报；根据分析，探测率低的主要原因是，在事故发生时，有些声检漏探测系统还没有全部投进运行。

2.3 射线透照的自动检测技术

在射线的无损检测过程中，不同的材料对不同的射线有不同的反应，我们可以分析和对比其所产生的结果，进而来实现对检测物质射线透照系统主要是由图像的处置、缺陷的识别以及评片三个系统组成的，虽然目前我们对图像的数字化处置技术已经有所提高，但是对于底片的处置技术还只是停留在爬坡的阶段，所以针对图像处置这一问题我们还需要加大研究力度。另外，由于图像处置技术的提高，无损检测的活络度相对于之前已经有了很大的提高，而且我们对于缺陷的识别技术的研究也有了很大的进步，射线透照技术在我们对锅炉管道进行无损检测中发挥着重要的作用。

2.4 TOFD检测技术

超声衍射时差检测技术，是一种依靠超声波与缺陷部相互作用发出的衍射信号来检出缺陷并对其进行精确定量的检测技术。超声TOFD（衍射时差）法检测在用电站锅炉低合金钢炉壁管中的腐蚀疲劳裂纹、主蒸汽管和再热蒸汽管等高温管道中的蠕变损伤裂纹以及节流阀热疲劳裂纹的效果最佳。该法能快速、有效地对材料、焊缝和热影响区的表面开口裂纹和内部裂纹进行测深定高，从而对锅炉受压元件及本体进行剩余寿命诊断和安全评价。

3 火力发电厂锅炉管道无损检测技术的展望

无损检测锅炉管道的常规方法及超声波法、射线透照法，无疑在目前及将来都是主要的检测手段。然而，从安全性、经济性观点看，还应向具有下述特征的先进无损检测手段的方向发展：尽可能减少人为因素，朝着自动化和智能化的方向发展；能够正确迅速地检测锅炉管壁厚度，管内结垢厚度，氧化皮厚度以及腐蚀磨损、疲惫和高温引起的材质损伤情况；尽可能减少辅助性工作，不妨碍正常的检验工作；实现机组运行过程中的在线检测和评价等。