基于與射線法對比的鍋爐不銹鋼管氧化皮堆積量磁性法檢測評定依據(jù)的確定與分析

劉小智，劉宇杰，楊鵬展

（1.神華神東電力有限責(zé)任公司店塔電廠，陜西 神木 719300；2.天津市思維奇檢測技術(shù)有限公司，天津 300000）

近些年來隨著鍋爐參數(shù)的提高，鍋爐大量采用了高合金耐熱鋼以及奧氏體不銹鋼，氧化膜脫落情況日益突出，尤其是奧氏體不銹鋼管，因氧化膜脫落造成的鍋爐爆管停機時有發(fā)生。

奧氏體鋼的金屬基體晶格為面心立方晶格，它與氧化膜的晶格差異較大，因此造成熱膨脹系數(shù)相差也較大(不銹鋼的膨脹系數(shù)約是氧化膜膨脹系數(shù)的2倍)，氧化膜與基體結(jié)合不緊密，氧化膜較容易脫落[1]。

某電廠1#、2#機組為660MW超臨界直接空冷燃煤機組。鍋爐為東方鍋爐（集團）股份責(zé)任公司設(shè)計制造的超臨界參數(shù)變壓運行直流爐，型號為DG2025/25.4-Ⅱ6型。鍋爐過熱器設(shè)計壓力25.4MPa，省煤器設(shè)計壓力29.9MPa，再熱器設(shè)計壓力4.3MPa，最大連續(xù)蒸發(fā)量為2025t/h，額定蒸發(fā)量為1913t/h，額定蒸汽溫度為571℃。

在爆管后的檢測過程中，磁性法由于快速的檢測效率，深得廠里認(rèn)可，但由于數(shù)據(jù)不直觀、對應(yīng)性不好，以及對管道規(guī)格、氧化皮的形貌及緊實度等影響因素較多的原因，限制了該方法在電廠的使用。基于上述原因，對高溫再熱器（Φ57mm×4.5mm）、高溫過熱器（Φ45mm×8.5mm）下部彎頭進行了磁通量檢測數(shù)據(jù)與射線檢測堵塞面積結(jié)果進行了分析、比較，形成了專門的磁性法氧化皮檢測數(shù)值驗收依據(jù)[2]。

1 檢測方法及設(shè)備

1.1 氧化物脫落的檢測方法

（1）射線檢測法。奧氏體不銹鋼和氧化物是晶體結(jié)構(gòu)完全不同的2種物質(zhì)，當(dāng)進行射線透照時，它們對射線的吸收劑量是不同的，因此會在底片上反應(yīng)出氧化物的堆積狀態(tài)。

（2）磁性法。由于奧氏體不銹鋼是面心立方晶體結(jié)構(gòu)，是不帶磁性的，而氧化物是體心立方結(jié)構(gòu)，帶有磁性。

1.2 檢測設(shè)備

（1）射線法采用常規(guī)2505X射線檢測儀和3005射線檢測儀。

（2）磁性法使用北京國電電科院檢測科技有限公司BTDO—Ⅱ型氧化皮檢測儀，見圖1。該檢測儀器依據(jù)磁感應(yīng)原理利用磁場敏感元件在管道外部檢測來自不銹鋼管道內(nèi)的雜亂磁場的強度的大小。

圖1 BTDO—Ⅱ型氧化皮檢測儀

2 檢測結(jié)果分析及討論

2.1 氧化皮形貌分析

將確認(rèn)堵塞的高溫過熱器、高溫再熱器管道割管取樣。

高溫再熱器的氧化皮形貌為片層狀，射線檢驗在爐管內(nèi)為疏松狀堆積，見圖2，圖3。

圖2 高再片層狀氧化皮形貌

圖3 高再氧化皮疏松狀堆積形貌

高溫過熱器的氧化皮形貌為粉末狀，射線檢驗在爐管內(nèi)為粉末沉積，見圖4，圖5。

圖4 高過粉末狀氧化皮形貌

圖5 高再氧化皮粉末沉積形貌

由于高溫過熱器、高溫再熱器氧化皮形貌不同、以及規(guī)格不同，所以高溫過熱器和高溫再熱器在相同氧化皮堆積量的情況下，各自的磁通量檢測數(shù)據(jù)不同。

2.2 檢測結(jié)果及分析

對高溫再熱器爐管（Φ57×4.5mm）832圈下部彎頭進行檢測，抽取了通過磁通量值在2.0~12.0范圍內(nèi)50個管彎頭進行射線檢測目測堵塞面積數(shù)據(jù)對比，對比數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)見表1。

表1 高溫再熱器磁通量數(shù)值與射線檢測堵塞面積比對表

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對以上表格進行統(tǒng)計分析，形成曲線圖如圖6所示：

圖6 高溫再熱器射線檢測堵塞面積—磁通量檢測數(shù)值對比圖

再熱器磁性法檢測數(shù)據(jù)分析結(jié)論：根據(jù)《DL/T 1324-2014鍋爐奧氏體不銹鋼管內(nèi)壁氧化物堆積磁性檢測技術(shù)導(dǎo)則》6.2條檢測結(jié)果評定；氧化皮堵塞管內(nèi)橫截面積φ＜20%為I級，即低風(fēng)險，無需割管；氧化皮堵塞管內(nèi)橫截面積為20%≤φ＜50%為II級，即中風(fēng)險，可監(jiān)督運行，必要時可考慮割管；氧化皮堵塞管內(nèi)橫截面積≥50%為III級，即高風(fēng)險，必須割管處理。

對高溫?zé)崞鳎é?5×8.5mm）爐管640圈下部彎頭進行檢測，抽取了通過磁通量值在1.0~5.0范圍內(nèi)50個管彎頭進行射線檢測目測堵塞面積數(shù)據(jù)對比，對比數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)見表2。

表2 高溫過熱器磁通量數(shù)值與射線檢測堵塞面積比對表

針對磁性法檢測數(shù)據(jù)，則在高溫過熱器的磁性法檢測中，磁通量數(shù)值為小于2.0時，對應(yīng)φ＜20%為I級，即低風(fēng)險；磁通量檢測數(shù)值為2.0~3.3時，對應(yīng)20%≤φ＜50%為II級，即中風(fēng)險，可監(jiān)督運行；當(dāng)磁通量檢測數(shù)據(jù)大于3.3時，對應(yīng)堵塞管內(nèi)橫截面積≥50%為III級，即高風(fēng)險，必須割管處理。

對以上表格進行統(tǒng)計分析，形成曲線圖如圖7所示：

圖7 高溫過熱器射線檢測堵塞面積—磁通量檢測數(shù)值對比圖

2.3 實驗驗證

抽取高溫再熱器堵塞面積不同的射線檢測底片，所對應(yīng)彎頭進行磁性法檢測，驗證上述結(jié)果的正確性。

表3 高溫過熱器不同堵塞面積對應(yīng)彎頭進行磁性法檢測

抽取高溫過熱器堵塞面積不同的射線檢測底片，所對應(yīng)彎頭進行磁性法檢測，驗證上述結(jié)果的正確性。

表4 高溫過熱器不同堵塞面積的射線檢測底片

2.4 總體討論

（1）經(jīng)過以上分析與驗證，在某電廠1#、2#爐氧化皮檢測中，通過數(shù)據(jù)對比，高溫過熱器與高溫再熱器磁性法檢測數(shù)據(jù)與氧化皮堵塞面積有良好的對應(yīng)關(guān)系，可以依據(jù)《DL/T 1324-2014鍋爐奧氏體不銹鋼管內(nèi)壁氧化物堆積磁性檢測技術(shù)導(dǎo)則》中規(guī)定的堵塞面積分級要求，采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計的方法，得出磁性法檢測驗收數(shù)值。

（2）高溫再熱器與高溫過熱器氧化皮的形貌、堆積狀態(tài)、緊實程度不同，不銹鋼管道的直徑、壁厚不同，磁性法檢測數(shù)據(jù)存在較大差異，如：高溫再熱器磁性法檢測數(shù)值在0~12范圍內(nèi)，高溫過熱器檢測數(shù)值在0~5范圍內(nèi)。

3 結(jié)論

（1）通過對不同規(guī)格的高溫再熱器、高溫過熱器進行磁性法檢測和射線檢測底片數(shù)據(jù)分析對比，磁性法檢測和射線檢測氧化皮堵塞面積有良好的對應(yīng)關(guān)系。

（2）經(jīng)試驗證明，數(shù)據(jù)分析得出的磁性法驗收依據(jù)能夠在現(xiàn)場實際應(yīng)用。

（3）不同規(guī)格、不同部件、不同的氧化皮形貌堆積狀態(tài)對數(shù)據(jù)影響較大，所以不同規(guī)格不同使用溫度下的管道磁性法驗收數(shù)值不同，驗收數(shù)據(jù)需分別通過實驗對比的方法確定。