电站锅炉无损检测

摘 要：我国目前火电站装机总容量已突破10亿千瓦，越来越多的火力发电站的运营，也给特种设备检验行业带来机遇。每一台火电站的设计服役为40年，在其制造、安装、运行的每个阶段都必须经历检测检验，特别是运营阶段的定期检验更是伴随火电站运营的整个服役年限。特别是锅炉受热面、高温高压管道、汽轮机本体、压力容器等在运行过程中受化学腐蚀、交变应力及高温蠕变的部分是发生材料失稳的主要部分，将是检验检测的主要部分，本文就火电站无损检测方法的选择作简要说明。

关键词：电站锅炉；无损检测；方法

在制造安装阶段，电站锅炉设计压力基本上在9.8Mpa以上，根据《TSG G0001-2012 锅炉安全技术监察规程》规定应对上诉部分作100%检测，其内部缺陷的检测可以选择射线、超声波等无损检测方法。

射线检测范围覆盖锅炉、压力容器、压力管道、支撑件和结构件的制造、安装，在用检验各领域；覆盖原材料、零部件、到整台设备验收各个环节；覆盖碳钢、不锈钢、钛、铝、铜、镍及其合金材料（原仅适用碳素钢、不锈钢、钛、铝及其合金）。其特点有：（1）采用底片直接记录，可以长时间保存，真实性强；（2）在底片上显示缺陷的投影图像，可以较为准确的定性定量；（3）受透照厚度差的影响其对体积型缺陷检出率很高，而面积型缺陷检出率受多种因素影响；（4）适宜检测厚度较薄的的工件而不适宜检验较厚的工件；（5）适宜检测对接焊缝，检测角焊缝效果较差，不适宜检测板材、棒材、锻件；（6）有些试件结构和现场条件不适合射线照相；（7）对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸（高度）的确定比较困难；（8）检测成本高；（9）射线照相检测速度慢；（10）射线对人体有伤害。

超声波检测范围包括锅炉及压力管道的制造、安装及在用检测，其主要特点有：（1）对面积型缺陷检出率较高，而体积型缺陷由于反射面大小检出率较低；（2）适宜厚度较大工件，不适宜较薄工件；（3）检测成本低、速度快，仪器体积小，重量轻，现场使用较方便；（4）无法得到缺陷直观图像，定性困难，定量精度不高；（5）检测结果无直接见证记录，真实性不强；（6）检测结果受操作者技术水平影响很大；（7）对缺陷在工件厚度方向上的定位较准确；（8）材质、晶粒度对探伤有影响；（9）工件不规则的外形和一些结构会影响检测；（10）探头扫查面的平整度和粗糙度对其有一定影响。

配管阶段应对所有用于上诉部位的管道作超声波检测。对于20mm以上厚度的管道焊接对接接头如果能够经行源中心垂直周向曝光的管道可以选择射线检测周向曝光，不满足条件的一般选择可记录的超声波检测或不可记录超声波检测另附加20%的射线检测或者TOFD检测；而对不超过20mm的管道特别是受热面管子（外径不超过89mm）应首选作射线检测。

对于壁厚大于20mm的管道，可以选择TOFD检测，也可以选择源在内垂直中心曝光，一次完成整個焊接接头的检测，当不能进行中心曝光而进行双壁外照法就会使透照厚度变成两倍壁厚，而常规X射线机检测厚度仅为40mm，就不得不选择Ir.192γ射线源，这都将使检测灵敏度下降的极为明显，同时检测时间会明显增加。对于超声波检测而言厚度大于20mm可以避免近场区检测，且检测厚度仅为单倍壁厚，检测灵敏度高，其最大的优点是检测效率极大提升，检测成本更少。超声波检测可以较为准确的对缺陷定位，但是很难确定缺陷性质，很容易导致危险性大的面积型缺陷（例如裂纹、未熔合、未焊透）的漏判；而射线检测能较准确确定缺陷性质，但是很难确定缺陷埋藏深度；TOFD检测是超声检测的一种，但其可以确定缺陷性质。检测成本方面射线检测无疑是最高的，超声检测最低。

电站锅炉使用最多的还是壁厚小于20mm的管道，特别是受热面管子（外径不大于76，壁厚不大于15）的使用达到了锅炉高温高压管道使用的70%，对于这部分管子焊接接头的检测也是重中之重。该类型管子由于壁厚较薄（透照厚度为两倍壁厚不超过25mm），可以使用倾斜布置的射线检测（如图所示），以360mm的胶片为例，一次可以透照4-6个并排的焊接接头，尤其是水冷壁管子中的螺纹管焊接接头只能作射线检测。使用该透照布置的X射线机检测，可以极大的降低成本，提升效率，检测灵敏度相对较高，同时检测时对焊接接头表面要求不高，在管子厚度不大，缺陷埋藏深度对检测结果的评定影响不大。而该类型管子使用超声检测有很多的局限，管径小，曲率半径小，探头与工件表面的耦合不好，管子壁厚小由于超声检测在上下表面的分辨不清晰，且需要多次反射波检测，杂波较多，信噪比低，无论超声检测还是TOFD检测，灵敏度都较低。所以对于该类型管子对接焊接接头应选择X射线检测为宜。

服役期的电站锅炉，应定期停炉监督检验。定检主要关注对象也是高温高压管道、压力容器、汽机本体等重要部位的原材料及焊接接头。但是对锅炉受热面小径管而言仍以射线检测为宜。

在实际工作中，需要综合考虑各种因素，在满足相关标准的前提下，应选择效率高、成本低易于实施的检测方法。

参考文献：

[1]王晓娟.压力容器制造中常用无损检测方法与应用[J].化工装备技术，2014，01.

[2]田乾，丁克勤，陈平.电站锅炉汽包失效及预防[J].机械工程与自动化，2013，01.

作者简介：杨克强（1985-），男，本科，助理工程师。