熱電廠空預器管束遠場渦流檢測

魏培生，王立坤，唐飛陽亮

（中石油獨山子石化分公司研究院，新疆 獨山子 833699）

某公司2018年檢修時，對熱電廠幾臺鍋爐的空預器進行了檢查，發現4#爐空預器管束低溫段腐蝕嚴重，部分管束需進行整體更換。該空預器采用臥式順列三回程布置，位于尾部豎井下方；空氣在管內流動、常溫、0.025MPa；煙氣在管外流動、微負壓、流速8～15m/s、排煙溫度118～130℃；煙氣含有SO2、SO3、NOx等腐蝕性介質、含氧量2.8%～6.3%?？疹A器管束規格￠57×3mm，材質09CuPCrNi-A的防腐蝕考登鋼鋼管。

1 空預器管束腐蝕類型

對空預器管束腐蝕斷裂部位進行橫向、縱向解剖觀察發現：管束直徑方向無明顯尺寸形變，管束斷裂處橫截面整體減薄并斷裂，嚴重處薄如紙狀。管束內表面光潔、無腐蝕產物；縱焊縫內表面外觀完好，無錯邊、無咬邊、無變形、無外觀缺陷。管束外表面呈鐵銹紅色，局部有蜂窩狀小坑和條狀溝槽，外表面焊縫部位無外觀缺陷、無腐蝕溝槽。從內外表面腐蝕狀況及整個管束來看，腐蝕發生在管束的外表面且存在局部區域的均勻減薄，測厚數據表明管束具有典型的均勻腐蝕特征，見圖1。

圖1 空預器管束截面測厚

在鍋爐煙氣中含有SO2、SO3、NOx等腐蝕性介質，SO3遇煙氣中的水氣就會產生硫酸蒸汽。由于空預器中空氣入口的溫度較低、低溫段煙氣溫度不高，硫酸蒸汽凝結在管束受熱面造成硫酸露點腐蝕。全國煤質的煙氣酸露點基本處于113～148℃之間，與車間118～130℃排煙溫度區間重合，促使空預器低溫段管束產生嚴重的局部均勻減薄。在空預器管束發生泄漏后造成局部溫度進一步降低，更加劇了泄漏部位附近管束的露點腐蝕。

2 空預器管束泄漏監測方法

熱電廠空預器運行過程中未對管束做相應的無損檢測。目前管束泄漏監測方法是通過測量煙氣中氧氣含量判定管束泄漏的程度；對管束僅做了漏風測試，然后再針對泄漏管束進行堵管或更換。

空預器管束生產運行中出現嚴重腐蝕減薄的情況，在目前常用的無損檢測方法中，推薦采用遠場渦流檢測技術可對管束壁厚進行測量，能獲得很好的檢測效果，依據剩余壁厚可以估算管束剩余使用壽命。

3 空預器管束遠場渦流檢測

遠場渦流檢測技術對于在用管束的檢測一般采取內穿過式探頭，本文使用Φ48mm內穿過式ADA多通道探頭、探頭填充率達88%，其均勻腐蝕信號的相位角跟壁厚呈線性關系，可以很好地反映均勻腐蝕深度的百分比。

檢測前參考NB/T47013.6-2015《承壓設備無損檢測：渦流檢測》加工對比試樣。試樣上人工缺陷尺寸為：管束斷裂模擬；通孔直徑為壁厚的1.25倍；周向窄凹槽深為壁厚的20%、槽寬為3mm；周向寬凹槽深為壁厚的20%、壁厚的40%，槽寬300mm；單邊缺陷深為壁厚的60%，軸向長為15mm，其周向幅度為180°。

檢測系統頻率參數的選擇。絕對通道頻率的選擇，調整頻率f1以獲取一個相位的度數，較高的頻率產生一個較大的相移，對于絕對線圈而言，相位和壁厚是線性相關的。在對比試樣上，用不同檢測頻率對20%的周向寬凹槽進行測試，相移角度與頻率f1的關系見圖2。在圖2中可以選擇20°附近的頻率作為檢測頻率（圖2中框出的區域），近似理解為：絕對通道中缺陷相位20°代表腐蝕減薄深度達20%T（T：管束壁厚）。該方法不需要進行換算就能間接近似表示均勻腐蝕深度，在實際應用中具有很好的實用意義。差分通道頻率的選擇，該通道用于檢測點狀的局部腐蝕缺陷，其缺陷信號易于噪聲混淆，應選擇能抑制噪聲信號的頻率參數進行現場檢測。在對比試樣上，用不同檢測頻率對噪聲進行測試，噪聲信號大小與頻率的關系見圖3，可知噪聲信號在某一頻率范圍內維持最低值（圖3中框出的區域）。實際檢測時應選取差分信號噪聲小的頻率區間作為差分通道的檢測頻率，利于降低噪聲信號、提高信噪比。

圖2 絕對通道頻率f1測試

圖3 差分通道頻率f1、f2測試

結合圖2、圖3兩種通道的頻率測試結果，取頻率區間相重合的部分優化檢測頻率參數。最終選定用于檢測的頻率參數，f1=80Hz、f2=160Hz，對人工缺陷進行測試，對比試樣上人工缺陷信號清晰可見。

實施遠場渦流檢測?？疹A器管束產生露點腐蝕的部位在管束低溫段，以20%比例在此處重點抽查管束，若腐蝕減薄嚴重再擴大檢測比例。檢測過程中，盡可能使探頭移動速度恒定平穩、不超過10m/min，且檢測時的檢測速度與儀器調試時的檢測速度相近。經檢測，空預器管束實際腐蝕情況與解剖樣品腐蝕狀況一致：在空預器的低溫段管束局部區域出現因露點腐蝕引起的周向減薄，且腐蝕長度在1m以內，其余部位未發生露點腐蝕，現場空預器管束遠場渦流檢測圖譜見圖4。依據火力發電廠鍋爐機組檢修導則，管束壁厚腐蝕或磨損超過70%需要堵管或更換，對現場判廢的管束切割后發現：管束最薄處薄如紙狀、在外壁存在明顯腐蝕痕跡，其余部位進行超聲測厚檢測，測厚結果與遠場渦流檢測結果非常接近，進一步證明了遠場渦流檢測方法的有效性。

圖4 空預器管束遠場渦流檢測圖譜

管束剩余使用壽命估算。該電廠共有5臺鍋爐，空預器管束在8～10年內都存在大量更換情況，管束規格為￠57×3mm，其年均勻腐蝕量為0.3～0.4mm。若管束未發生泄漏，按照腐蝕或磨損接近70%未采取措施進行計算，剩余時間約為2年；若管束發生泄漏、造成局部溫度進一步降低，加劇了管束的露點腐蝕速率，剩余使用時間遠小于2年。

4 空預器管束檢測建議

定期進行遠場渦流檢測，監控管束壁厚腐蝕變化情況，獲得易發生露點腐蝕部位的腐蝕速率，估算管束剩余使用時間，合理安排檢維修周期、減少非計劃停工次數。對泄漏管束采取封堵或更換措施，避免空預器局部溫度降低、產生嚴重的露點腐蝕。

5 空預器管束遠場渦流檢測注意事項

（1）分析管束腐蝕原因，確定管束腐蝕類型，有助于缺陷類型的判定。對明確的腐蝕類型，通過遠場渦流檢測可準確判定缺陷類型及腐蝕量。

（2）制定遠場渦流檢測工藝時，應對遠場渦流檢測系統的頻率進行優化。

（3）管束剩余使用壽命評估。依據管束判廢原則及剩余壁厚，從理論上估算管束繼續使用的時間。