淺析火力發電廠鍋爐管道無損檢測技術現狀和展望

姚宇峰

（陜西清水川能源股份有限公司，陜西榆林 719400）

淺析火力發電廠鍋爐管道無損檢測技術現狀和展望

姚宇峰

（陜西清水川能源股份有限公司，陜西榆林 719400）

我國目前的電力絕大部分還是來自于火力發電廠，鍋爐是火電廠的三大主機之一，由于其結構較為復雜，所處環境和工況十分惡劣，因而運行過程中具有潛在的泄漏甚至爆炸的危險性。對于火力發電廠鍋爐管道無損檢修，不僅對于保證火力發電廠鍋爐管道質量有著積極的作用，還對于保障火力發電廠鍋爐管道工作運行的穩定性也有很大積極性。本文對火力發電廠鍋爐管道無損檢測技術現狀及新技術進行了分析。

火力發電廠 鍋爐 無損檢測 現狀展望

火力發電廠在基礎設施安建安裝的過程中，幾乎都需要用射線或者超聲檢測來進行所有管道接頭的焊接。伴隨著老機組逐漸增長的服役時間，以及新裝機組不斷增高的參數等原因，使熱力設備的完全經濟運行與維護面臨越來越多的新題目。據近期統計，熱力設備事故中鍋爐占60%，其中管道破損事故占鍋爐事故的65%。對確保火力發電設備尤其是鍋爐的運行安全性與可靠性具有十分重要的意義。

1 火力發電廠鍋爐管道無損檢測技術的現狀

無損檢測技術不僅在機械、冶金、電子、化工、鐵道、船舶、核能、航空、航天等各種產業中得到廣泛的應用，而且在電力產業中也得到較快發展，已成為保障安全發、供電不可缺少的重要手段。

1.1 超聲檢測技術

利用金屬中有氣孔、裂紋、分層等缺陷（缺陷中有氣體）或夾雜，超聲波傳播到金屬與缺陷的界面處時，就會全部或部分反射，反射回來的超聲波被探頭接收，通過儀器內部的電路處理，在儀器的熒光屏上就會顯示出不同高度和有一定間距的波形。可以根據波形的變化特征判斷缺陷在工件重的深度、位置和形狀，鍋爐集箱，汽包下降管等管道的檢測。對于存在于與管材軸線平行的缺陷，利用超聲檢測沿管材外圓作周向掃查的橫波檢測為主，在無縫鋼管中也可能存在與管材軸線垂直的缺陷，因此必要時還應沿軸線方向進行斜入射檢測。

1.2 射線檢測技術

射線穿過被照射物體后會有損耗，不同厚度不同物質對它們的吸收率不同，把底片放在被照射物體的另一側，會因為射線強度不同而產生相應的圖形，評片人員就可以根據影像來判斷物體內部的是否有缺陷以及缺陷的性質。鍋爐主要由受熱面管道組成，而受熱面管道由許多不同的管排焊接而成。對于1000MW的機組來說，鍋爐管道焊口近7萬個，根據電力行業相關標準，小徑管100%進行射線檢測，發現超標缺陷及時處理，防止運行期間出現各種因鍋爐受熱面管道引起的非計劃停機。

1.3 內窺鏡檢測技術

電子工業內窺鏡主要是針對工業的檢測、維修推出的無損檢測工具，通過視頻攝像頭電子顯示的方式檢測肉眼無法直接觀測的地方，可對被檢測對象的內部缺陷進行視覺定性檢查和定量測量等檢測工作。捕捉到清晰明亮的圖像，超強的性能與絕對的便攜性達到完美的統一，并融合了最新的計算機數字存儲處理技術，成為檢測領域解決質量及安全問題不可缺少的重要工具。內窺鏡檢測技術在電力生產建設中幫助檢查人員快速、有效的找到問題核心，對檢查部件內的腐蝕、銹斑、裂紋、鐵屑異物的問題有重要作用。儀器本身小巧、便攜性移動性強，可以很好地提高工作效率減少工作強度，很方便在空間狹小、高度較高的惡劣環境中攀爬。

2 火力發電廠鍋爐管道無損檢測新技術

2.1 超聲導波檢測技術

超聲導波檢測技術利用低頻扭曲波或縱波可對管路、管道進行長距離檢測。可有效檢測出深度1.5mm、寬度0.2mm的內、外表面直槽且檢測速度大大高于傳統的逐點檢測方法。檢測鍋爐受熱面管道，可以從集箱處直接檢測，減少更多工藝獲取更多的數據，更快捷的獲取缺陷的類型、大小和位置，對于處理缺陷問題更加方便。

2.2 聲發射檢測技術

在今天無損檢測技術快速發展的時代，在蒸氣管道爆管前采取及時的措施，消除爆管引起的潛伏威脅，已經成為事實。在蒸汽管損壞前的一段時間里，會出現一些我們很難才能聽得到的非常微小的泄漏聲。在時間的延續過程中，這種泄露聲音會出現指數增長的現象，如果我們能聽到泄漏的聲音，說明泄漏的速度已經非常快，而在這種非常緊急的情況下，對于采取任何補救措施都顯然來不及了。但是如果我們采用超聲波的接收裝置，我們就可以在爆管前的8～10h接收微小泄漏聲波中的超聲波分量。在24次鍋爐管道泄漏事故中，有50%的案例，聲學檢漏系統對此作出了早期警報；根據分析，探測率低的主要原因是，在事故發生時，有些聲檢漏探測系統還沒有全部投進運行。

2.3 射線透照的自動檢測技術

在射線的無損檢測過程中，不同的材料對不同的射線有不同的反應，我們可以分析和對比其所產生的結果，進而來實現對檢測物質射線透照系統主要是由圖像的處置、缺陷的識別以及評片三個系統組成的，雖然目前我們對圖像的數字化處置技術已經有所提高，但是對于底片的處置技術還只是停留在爬坡的階段，所以針對圖像處置這一問題我們還需要加大研究力度。另外，由于圖像處置技術的提高，無損檢測的活絡度相對于之前已經有了很大的提高，而且我們對于缺陷的識別技術的研究也有了很大的進步，射線透照技術在我們對鍋爐管道進行無損檢測中發揮著重要的作用。

2.4 TOFD檢測技術

超聲衍射時差檢測技術，是一種依靠超聲波與缺陷部相互作用發出的衍射信號來檢出缺陷并對其進行精確定量的檢測技術。超聲TOFD（衍射時差）法檢測在用電站鍋爐低合金鋼爐壁管中的腐蝕疲勞裂紋、主蒸汽管和再熱蒸汽管等高溫管道中的蠕變損傷裂紋以及節流閥熱疲勞裂紋的效果最佳。該法能快速、有效地對材料、焊縫和熱影響區的表面開口裂紋和內部裂紋進行測深定高，從而對鍋爐受壓元件及本體進行剩余壽命診斷和安全評價。

3 火力發電廠鍋爐管道無損檢測技術的展望

無損檢測鍋爐管道的常規方法及超聲波法、射線透照法，無疑在目前及將來都是主要的檢測手段。然而，從安全性、經濟性觀點看，還應向具有下述特征的先進無損檢測手段的方向發展：盡可能減少人為因素，朝著自動化和智能化的方向發展；能夠正確迅速地檢測鍋爐管壁厚度，管內結垢厚度，氧化皮厚度以及腐蝕磨損、疲憊和高溫引起的材質損傷情況；盡可能減少輔助性工作，不妨礙正常的檢驗工作；實現機組運行過程中的在線檢測和評價等。

4 結語

隨著火力發電廠機組延長壽命工作的開展，鍋爐管道無損檢測（包括在線監測）在確保熱力設備安全經濟運行方面將起著越來越重要的作用。面對廣大電力系統的無損檢測工作者，除了開展常規的無損檢測工作之外，還應積極研究、開發和推廣無損檢測新技術，朝著擴大檢測范圍的方面努力。

［1］李家偉主編.無損檢測手冊［M］.機械工業出版社，2012.

［2］生利英主編.超聲波檢測技術［M］.化學工業出版社，2014.

［3］鄭輝，林樹青主編.超聲檢測［M］.中國勞動社會保障出版社，2009.