無損檢測技術在火力發電廠鍋爐“四管”檢驗中的應用

羅芬娣　李樹春

摘 要：火力發電廠鍋爐“四管”工作壓力高，溫度高，以及所處環境惡劣，是金屬監督檢驗的重點。據統計資料顯示，由焊接原因引發的鍋爐“四管”爆管泄漏是火力發電廠最頻發的事故，嚴重影響電廠運行的安全性和經濟性。該文通過分析現場“四管”檢測中的常見問題，提出合理的解決方案。

關鍵詞：鍋爐“四管” 無損檢測 焊接缺陷

中圖分類號：TM61 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（b）-0041-01

火力發電廠鍋爐“四管”分別是水冷壁管、過熱器管、再熱器管和省煤器管（有些高壓鍋爐是“三管”，無再熱器），是鍋爐設備中重要的承壓組成部件。

“四管”檢驗常用的無損檢測技術為超聲波檢測和射線檢測，部分難檢測到的部位還要用到磁粉檢測和滲透檢測技術。超聲波檢測是焊縫檢驗的一種主要探傷方法。其特點主要表現在：（1）數字檢測儀小巧靈活，現場攜帶工作方便，檢測速度快，成本低；（2）超聲波探傷對于面積性缺陷如未焊透、未熔合、裂紋等的檢測靈敏度高。但對于體積性缺陷如氣孔的檢測靈敏度不如射線探傷，若缺陷不是相當大或密集的，就不能有足夠的缺陷反射波而被漏檢；（3）檢測過程不能自動記錄，檢測結果的判斷在很大程度上取決于檢測人員的水平、工作責任感及檢測儀器的靈敏度，不如射線檢測底片直接可靠。而采用射線檢測，一般是雙壁雙影橢圓成像，為提高透照的寬容度，往往采用較高的射線能量，導致缺陷檢出率低，特別是危害嚴重的裂紋常常漏檢。

1 無損檢測技術在現場的應用

1.1 現場檢測存在的問題

對于鍋爐小徑管對接焊縫（包括過熱器∮42×5 mm、省煤器∮32×4 mm等直徑小于89 mm的管子焊縫），超聲波檢測中存在著管子直徑小、曲率大、管壁薄，耦合差等特點，并且管壁厚度范圍處在一般探頭的近場區內，對缺陷的準確判斷有一定的困難，易發生誤判或漏檢。

對于鍋爐小徑管（過熱器管、省煤器管、水冷壁管等）與聯箱的管座角焊縫，一個聯箱上要焊接多排支管，結構緊湊，一般采用手工焊接，統計表明70%的缺陷結構出現在支管側焊縫熔合區，且大多出現在焊縫根部和中部，檢測中由于管子排列緊密，有些焊縫位置用超聲波或射線探傷較難檢測。

綜上所述，對“四管”檢驗要采用多種檢測手段相結合，并選取專用的探傷工藝，探傷儀器，以求得最優的檢測效果。

1.2 超聲波探傷方法的應用

1.2.1 檢測設備的選擇

采用A型脈沖反射式超聲波探傷儀。

所用儀器必須滿足JB/T4730.3-2005標準中3.2條關于檢測設備的要求。要求儀器具有較高的分辨力和較窄的始脈沖寬度。現在一般采用數字式超聲波探傷儀。

所用探頭必須滿足JB/T4730.3-2005標準中3.2條關于探頭的要求。探頭楔塊宜加工成與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；頻率宜采用較高的探測頻率，常用5 MHz；前沿長度要求采用短前沿，一般不大于5 mm；K值宜采用大K值，一般根據管壁厚度來選擇探頭的折射角，推薦的探頭角度為70°±5°（管壁厚度4～8 mm，探頭折射角選用70°～75°；管壁厚度8～14 mm，探頭折射角選用65～70°）。

試塊采用DL/T820-2002《管道焊接接頭超聲波檢驗技術規程》推薦的DL-1小徑管專用試塊，用于儀器探頭的系統性能校準以及掃差靈敏度的調整。另外，對于小徑管超聲波檢測，由于其直徑小，曲率大，管壁薄，檢測精度要求較高，按常規檢測設定靈敏度補償會導致缺陷定量誤差過大。如果靈敏度補償高了，就可能造成誤判，反之有可能造成漏檢。為了準確定量缺陷，提高檢測的準確性和可靠性，還需從被檢管件切去一段管段制作靈敏度補償試塊。

1.2.2 檢測前準備工作

利用DL-1專用試塊測定儀器探頭系統性能，做出距離-波幅曲線。并對檢測靈敏度進行修正。要求檢測面應打磨平整，便于探頭的掃查，其表面粗糙度應≤6.3 um。

1.2.3 實際操作

對于小徑管對接焊縫檢測，一般采用直射波法和一次反射波法在小徑管外壁焊縫的雙側進行檢測；對于管座角焊縫，由于無法在接管內壁進行檢測，所以在聯箱外壁采用直射波法和一次反射波法進行檢測。

1.3 射線探傷、滲透探傷等其他方法的應用

射線探傷主要用于對檢測中發現的帶有缺陷的焊接接頭進行照相驗證。由于檢修現場拍片位置受到限制，排列緊密的排管無法變換角度，所以只能透照一次。對此，DL/T821-2002《鋼制承壓管道對接焊接接頭射線檢驗技術規程》標準中第4.10.3條規定，對外徑小于或等于76 mm的管子，其焊縫采用雙壁雙影法透照時，允許一次透照，并應選擇較高的管電壓，曝光量宜≤7.5 mA·min，管子內壁輪廓應清晰地顯現在底片上。

滲透探傷主要用于超聲波及射線探傷無法檢測的焊縫部位，譬如：三面緊挨墻壁或障礙物，或僅能通過手掌，無法帶動探頭移動的焊縫部位。在現場檢測管座角焊縫時，由于聯箱上有許多緊挨著的間距很窄的排管，有些焊縫部位就需要采用滲透探傷來檢測。

1.4 現場檢測實例

某自備熱電廠鍋爐大修期間，更換4段鼓包變形的屏式過熱器管（規格∮42×5 mm，材質12Cr1MoV），更換16段磨損嚴重的低溫省煤器管（規格∮32×4 mm，材質20 g），1個過熱器聯箱上角焊縫輕微泄露補焊，1個低省聯箱邊緣位置角焊縫補焊位置泄露挖掉重新焊。檢修完畢，共計43道新焊縫，要求100%無損探傷。其中41道對接焊縫全部超聲波探傷，角焊縫2個，過熱器聯箱上的1個超聲波探傷，低省聯箱上的1個做著色滲透探傷。檢驗發現，低溫省煤器聯箱上的角焊縫局部表面有1處裂紋（長度1～2 mm），經打磨后再檢驗，沒有發現超標缺陷。其他對接焊縫和角焊縫檢驗沒有發現超標缺陷。

2 結語

隨著科學技術的發展，各種專用探傷儀器技術性能越來越先進，數字式超聲波探傷儀應用越來越普遍，射線探傷機小型化，各種無損檢測技術越來越普遍的應用于電廠鍋爐“四管”檢驗中，及時發現缺陷，而且缺陷的定位和定量的準確性和可靠性也有很大提高，提前著手消除事故隱患，為鍋爐安全穩定的長期運行發揮重要作用。

參考文獻

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[2] DL/T821-2002鋼制承壓管道對接焊接接頭射線檢驗技術規程[S].

[3] 牟彥春，金南輝.電站鍋爐小徑管對接接頭超聲波檢測靈敏度補償量的確定[J].無損檢測，2010（10）.endprint