超聲TOFD法在電站鍋爐檢測(cè)上的應(yīng)用

王發(fā)現(xiàn),薛永盛,王紅蓮

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測(cè)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(xì)晶材料，是電站鍋爐金屬監(jiān)督檢驗(yàn)的重點(diǎn)。在現(xiàn)場(chǎng)焊接及運(yùn)行過(guò)程中容易產(chǎn)生裂紋類(lèi)等危害性缺陷。但在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中往往只選擇脈沖回波超聲檢測(cè)，因檢測(cè)方法的單一性很容易漏檢或誤判，且無(wú)法精確監(jiān)控埋藏缺陷的長(zhǎng)度及高度，沒(méi)有可靠的追溯性，給火電機(jī)組安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。現(xiàn)我院在河南省電站鍋主蒸汽管道檢驗(yàn)中首次采用TOFD檢測(cè)技術(shù)，可以對(duì)埋藏性缺陷的長(zhǎng)度、高度、性質(zhì)及擴(kuò)展性(例如埋藏缺陷中的氣孔、夾雜、未熔合、未焊透等)進(jìn)行定期監(jiān)控，提高其檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的可追溯性，可靠的保證電站鍋爐主蒸汽管道定期檢驗(yàn)的質(zhì)量。

河南某火電站,鍋爐運(yùn)行時(shí)間52150小時(shí),近期因一再熱蒸汽管道焊縫熱影響區(qū)開(kāi)裂泄漏而停機(jī)進(jìn)行檢修。為確保機(jī)組的安全運(yùn)行，用戶委托給我單位對(duì)鍋爐進(jìn)行全面檢驗(yàn),且要求主蒸汽管道，再熱蒸汽管道焊縫為重點(diǎn)檢查對(duì)象。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，為縮短檢驗(yàn)及修理時(shí)間,雙方協(xié)商采用TOFD法(衍射時(shí)差法)對(duì)主蒸汽管道、再熱蒸汽管道焊縫及熱影響區(qū)進(jìn)行檢測(cè),主要檢測(cè)內(nèi)容為焊縫及熱影響區(qū)內(nèi)是否存在裂紋類(lèi)等危害性缺陷。

1 鍋爐主要參數(shù)如下

最大連續(xù)蒸發(fā)量： 465 t/h 鍋筒工作壓力： 15.2 MPa

過(guò)熱蒸汽出口壓力：13.7 MPa 過(guò)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(jìn)口壓力： 2.63 MPa 再熱蒸汽進(jìn)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(cè)方案制定

根據(jù)《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》、《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、《鍋爐定期檢驗(yàn)規(guī)則》、《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》JB／T4730-2005、《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè) 第10部分 衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)》NB/T47013.10-2010等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以及電廠的實(shí)際運(yùn)行情況我院制定了鍋爐全面檢驗(yàn)方案，針對(duì)主蒸汽管道和再熱蒸汽管道單獨(dú)制定了TOFD檢測(cè)方案。

3 設(shè)備及對(duì)比試塊

圖1：對(duì)比試塊

設(shè)備為ISONIC2006型、采用手動(dòng)掃查器、探頭頻率為5MHz，晶片尺寸為6mm， 楔塊為45°、60°。因現(xiàn)場(chǎng)存在部分不等厚對(duì)接管道，我們根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，制作了相同材質(zhì)的對(duì)比試塊如圖1所示，同時(shí)對(duì)該種材質(zhì)進(jìn)行了聲速測(cè)定如圖2所示：

圖2：試塊聲速測(cè)定

4 檢測(cè)結(jié)果

經(jīng)對(duì)主蒸汽管道的20個(gè)焊口、再熱蒸汽管道22個(gè)焊口進(jìn)行TOFD檢測(cè),共發(fā)現(xiàn)3處裂紋,10余處可疑埋藏性缺陷，且采用常規(guī)超聲波檢測(cè)進(jìn)行復(fù)核與確認(rèn)，最終對(duì)存在裂紋的焊口進(jìn)行修理且復(fù)驗(yàn)合格（如圖3為其中一處裂紋缺陷）。對(duì)其它類(lèi)缺陷，經(jīng)雙方協(xié)商，使用TOFD檢測(cè)技術(shù)對(duì)可疑埋藏性缺陷進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，推斷其是否為活動(dòng)性缺陷（如圖4、圖5缺陷），暫不修復(fù)。

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(jié)

1)TOFD檢測(cè)技術(shù)可以應(yīng)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(jié)構(gòu)，可以為電站鍋爐金屬監(jiān)督檢驗(yàn)提供更可靠的檢驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)。可以精確監(jiān)控埋藏缺陷的長(zhǎng)度及高度，提高其檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的可追溯性，可靠的保證電站鍋爐主蒸汽管道定期檢驗(yàn)的質(zhì)量。

2)同時(shí)可以在電站鍋爐監(jiān)督檢驗(yàn)時(shí)，也可以適當(dāng)增加TOFD檢測(cè)，可以減少制造殘留缺陷，從根本上預(yù)防制造缺陷的產(chǎn)生。

3)TOFD檢測(cè)替代RT對(duì)火電站壁厚較厚的主蒸汽管道實(shí)施監(jiān)檢、定檢無(wú)損檢測(cè)，可以滿足對(duì)危害性缺陷不漏檢的要求，可避免射線對(duì)人體的傷害，減少施工干擾，縮短探傷工期，減少探傷成本，優(yōu)化施工工序。

4)TSG R0004-2009《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、TSG G0001-2012《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、TSG R7001-2013《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》中已經(jīng)將TOFD檢測(cè)納入正文，TOFD檢測(cè)技術(shù)將為承壓設(shè)備安全狀況等級(jí)的確定提供了可靠的依據(jù)，同時(shí)也為承壓設(shè)備安全評(píng)估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為保證承壓設(shè)備安全運(yùn)行，提供更科學(xué)更可靠的保障。可為企業(yè)增加經(jīng)濟(jì)效益，降低檢修成本。隨著我國(guó)社會(huì)文明程度的提高，隨著我國(guó)特種設(shè)備行業(yè)的發(fā)展，各行業(yè)對(duì)環(huán)保的要求也日益提高，采用TOFD檢測(cè)技術(shù)替代或部分替代射線（RT）檢測(cè)能夠避免或減少射線對(duì)人體的傷害，減少?源運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，體現(xiàn)以人為本的思想。推廣運(yùn)用該技術(shù)能取得良好的社會(huì)效益。

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[2]李衍.ASME 法規(guī)對(duì)超聲TOFD 法的新規(guī)定.無(wú)損檢測(cè)，2007.(5) 294-300

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

[4]遲大釗等.面狀缺陷超聲TO FD法信號(hào)和圖像的特征與識(shí)別。焊接學(xué)報(bào)，2005.(11) 1-5

[5]NB/T47013.10—2010《衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)》，中華人民共和國(guó)能源標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家能源局發(fā)布，2010.08.27