超聲TOFD法在電站鍋爐檢測上的應用

王發現,薛永盛,王紅蓮

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院,450016）

電站鍋爐中主蒸汽管道工作壓力高，溫度高，且屬于大壁厚細晶材料，是電站鍋爐金屬監督檢驗的重點。在現場焊接及運行過程中容易產生裂紋類等危害性缺陷。但在實際現場檢測中往往只選擇脈沖回波超聲檢測，因檢測方法的單一性很容易漏檢或誤判，且無法精確監控埋藏缺陷的長度及高度，沒有可靠的追溯性，給火電機組安全運行帶來隱患。現我院在河南省電站鍋主蒸汽管道檢驗中首次采用TOFD檢測技術，可以對埋藏性缺陷的長度、高度、性質及擴展性(例如埋藏缺陷中的氣孔、夾雜、未熔合、未焊透等)進行定期監控，提高其檢驗數據的可追溯性，可靠的保證電站鍋爐主蒸汽管道定期檢驗的質量。

河南某火電站,鍋爐運行時間52150小時,近期因一再熱蒸汽管道焊縫熱影響區開裂泄漏而停機進行檢修。為確保機組的安全運行，用戶委托給我單位對鍋爐進行全面檢驗,且要求主蒸汽管道，再熱蒸汽管道焊縫為重點檢查對象。根據現場實際情況，為縮短檢驗及修理時間,雙方協商采用TOFD法(衍射時差法)對主蒸汽管道、再熱蒸汽管道焊縫及熱影響區進行檢測,主要檢測內容為焊縫及熱影響區內是否存在裂紋類等危害性缺陷。

1 鍋爐主要參數如下

最大連續蒸發量： 465 t/h 鍋筒工作壓力： 15.2 MPa

過熱蒸汽出口壓力：13.7 MPa 過熱蒸汽出口溫度：540℃

再熱蒸汽出口壓力：2.49 MPa 再熱蒸汽出口溫度：540℃

再熱蒸汽進口壓力： 2.63 MPa 再熱蒸汽進口溫度：323℃

主蒸汽管道：手工焊、 V型坡口、10CrMo910、Ф273×40mm

再熱蒸汽管道：手工焊、V型坡口、10CrMo910、Ф406.4×20mm

2 檢測方案制定

根據《特種設備安全監察條例》、《鍋爐安全技術監察規程》、《鍋爐定期檢驗規則》、《承壓設備無損檢測》JB／T4730-2005、《承壓設備無損檢測 第10部分 衍射時差法超聲檢測》NB/T47013.10-2010等標準規范以及電廠的實際運行情況我院制定了鍋爐全面檢驗方案，針對主蒸汽管道和再熱蒸汽管道單獨制定了TOFD檢測方案。

3 設備及對比試塊

圖1：對比試塊

設備為ISONIC2006型、采用手動掃查器、探頭頻率為5MHz，晶片尺寸為6mm， 楔塊為45°、60°。因現場存在部分不等厚對接管道，我們根據現場實際情況，制作了相同材質的對比試塊如圖1所示，同時對該種材質進行了聲速測定如圖2所示：

圖2：試塊聲速測定

4 檢測結果

經對主蒸汽管道的20個焊口、再熱蒸汽管道22個焊口進行TOFD檢測,共發現3處裂紋,10余處可疑埋藏性缺陷，且采用常規超聲波檢測進行復核與確認，最終對存在裂紋的焊口進行修理且復驗合格（如圖3為其中一處裂紋缺陷）。對其它類缺陷，經雙方協商，使用TOFD檢測技術對可疑埋藏性缺陷進行定期監測，推斷其是否為活動性缺陷（如圖4、圖5缺陷），暫不修復。

圖3 裂紋TOFD圖譜

圖4 TOFD線狀缺陷圖譜

圖5 TOFD密集缺陷圖譜

5 總結

1)TOFD檢測技術可以應用于電站鍋爐中其它工作壓力高，溫度高，大壁厚的管道及其它金屬結構，可以為電站鍋爐金屬監督檢驗提供更可靠的檢驗檢測數據。可以精確監控埋藏缺陷的長度及高度，提高其檢驗數據的可追溯性，可靠的保證電站鍋爐主蒸汽管道定期檢驗的質量。

2)同時可以在電站鍋爐監督檢驗時，也可以適當增加TOFD檢測，可以減少制造殘留缺陷，從根本上預防制造缺陷的產生。

3)TOFD檢測替代RT對火電站壁厚較厚的主蒸汽管道實施監檢、定檢無損檢測，可以滿足對危害性缺陷不漏檢的要求，可避免射線對人體的傷害，減少施工干擾，縮短探傷工期，減少探傷成本，優化施工工序。

4)TSG R0004-2009《壓力容器安全技術監察規程》、TSG G0001-2012《鍋爐安全技術監察規程》、TSG R7001-2013《壓力容器定期檢驗規則》中已經將TOFD檢測納入正文，TOFD檢測技術將為承壓設備安全狀況等級的確定提供了可靠的依據，同時也為承壓設備安全評估提供基礎數據，為保證承壓設備安全運行，提供更科學更可靠的保障。可為企業增加經濟效益，降低檢修成本。隨著我國社會文明程度的提高，隨著我國特種設備行業的發展，各行業對環保的要求也日益提高，采用TOFD檢測技術替代或部分替代射線（RT）檢測能夠避免或減少射線對人體的傷害，減少?源運輸、儲存、使用環境污染風險，體現以人為本的思想。推廣運用該技術能取得良好的社會效益。

[1]薛永盛等.TOFD檢測中典型缺陷定性圖譜分析.云南水力發電，2008.4 76-78

[2]李衍.ASME 法規對超聲TOFD 法的新規定.無損檢測，2007.(5) 294-300

[3]李玉軍等.水電站蝸殼舌板對接焊縫的超聲波相控陣檢測，2011.3 17-20

[4]遲大釗等.面狀缺陷超聲TO FD法信號和圖像的特征與識別。焊接學報，2005.(11) 1-5

[5]NB/T47013.10—2010《衍射時差法超聲檢測》，中華人民共和國能源標準，國家能源局發布，2010.08.27