淺談鍋爐承壓管道無損檢測技術現狀及發展

摘要：對火力發電廠鍋爐系統的承壓管道和無損檢測技術進行了簡單介紹，介紹了鍋爐系統的承壓管道在制造、安裝及運行過程中常用的無損檢測技術，并對承壓管道無損檢測技術現狀和發展進行了歸納總結及預測分析，以期為廣大電力工作者在實際工作中選擇無損檢測技術以及科研單位開發和研究并且推廣新的檢測技術提供參考，具有一定的指導意義。

關鍵詞：火力發電廠；鍋爐；承壓管道；無損檢測技術

作者簡介：閆宏偉（1985-），男，山西大同人，國電電力發展股份有限公司大同第二發電廠，助理工程師；梁利文（1957-），男，山西大同人，國電電力發展股份有限公司大同第二發電廠，工程師。（山西 大同 037043）

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）26-0235-02

我國以煤炭等化石燃料為主的能源格局決定了在未來50年內我國的電力供應仍舊需要依靠以燃煤機組為主的火力發電站。目前火力發電總裝機容量仍然占據占全國總裝機容量的70%左右的份額。火力發電廠的安全、高效運行關系到我國電力穩定供應，保證著工農業及人民生活用電的質量水平。為了應對目前日益嚴峻的能源問題和環境問題，火力發電機組的發展趨勢是高參數、大容量。高參數、大容量的火力發電機組在效率及污染物的排放上較中小機組都有明顯的優勢，但是火力發電機組參數越高、容量越大，經濟效益和環境效益越大的同時，也對管道及設備的材料性能、制造工藝、安裝技術以及運行調整的水平提出了更高的要求。鍋爐是火力發電廠的三大主機之一，是能源轉化的場所，是整個火力發電的能源入口，其經濟性與安全運行直接影響整個火力發電系統的經濟性和安全性。

鍋爐是由“鍋”和“爐”兩部分組成。“鍋”包括過熱器、再熱器、水冷壁、省煤器等設備；“爐”包括爐膛和空氣預熱器等。大型火力發電廠的過熱器出口蒸汽參數一般為超超臨界參數，其壓力和溫度等級為27MPa/550℃；亞臨界參數的燃煤機組，其過熱器出口蒸汽壓力和溫度等級也達到了18MPa/550℃。而鍋爐內省煤器進口的給水壓力高于其出口壓力，可見鍋爐內的設備和管道要承受很大的壓力。一旦承擔管道出現故障，輕則影響鍋爐運行，重則造成較大的設備損壞或者人員傷亡的事故，危害性極大，鍋爐承壓管道的安全與否嚴重影響火力發電廠的安全性和經濟性。因此加強制造、安裝及運行過程中承壓管道的無損檢測對維持火力發電廠的安全高效運行至關重要。本文簡單介紹了火力發電廠鍋爐系統的承壓管道和常用的無損檢測技術，最終歸納總結目前承壓管道無損檢測技術現狀及未來的發展趨勢。

一、鍋爐承壓管道簡介

承壓管道就是壓力管道。壓力管道是指利用一定的壓力用于輸送氣體或者液體的管狀設備，其范圍規定為最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓）的氣體、液化氣體、蒸汽介質或者可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體介質，且公稱直徑大于25mm的管道。

鍋爐承壓管道包括省煤器給水入口到水冷壁、過熱器、再熱器等所有的連接管道和加熱設備。根據有關數據顯示，火力發電廠熱力事故中鍋爐占60%左右，其中鍋爐事故的65%左右是“四管”爆破事故。[1]美國的火力發電廠事故中熱力發電設備可用率低的主要原因也是鍋爐管道損傷。因此，在鍋爐壓力管道制造、安裝及運行中定期對管道進行無損檢測，預知管道中存在的隱患，及時進行處理和補救，是確保熱力發電設備尤其是電站鍋爐的經濟性和安全可靠運行的有效手段，具有十分重要的意義。

二、無損檢測技術簡介

無損檢測技術是指利用物質的聲、電、光和磁等特性，在不影響或不損害被檢測對象使用性能的前提下，將被檢對象中是否存在缺陷或不均勻性檢測出來，并且能夠給出缺陷的大小、位置、性質和數量等信息。與破壞性檢測相比，無損檢測具有以下幾個特點：

1.非破壞性

無損檢測技術做檢測時不會損害被檢測對象的使用性能。

2.全面性

無損檢測是非破壞性，因此必要時可以利用該技術對被檢測對象進行100%的全面檢測，這是破壞性檢測辦不到的。

3.全程性

破壞性檢測一般只適用于對原材料進行檢測，如機械工程中普遍采用的拉伸、壓縮、彎曲等，對于成品和在用品只要還準備讓其繼續服役是不能進行破壞性檢測的，而由于無損檢測具有不損壞被檢測對象的特性，不僅可以對制造用原材料、各中間工藝環節直至最終產成品，甚至是服役中的設備進行全程檢測。

目視檢測也是無損檢測的一種方法，可以檢測的范圍為：

（1）焊縫表面缺陷檢查。檢查焊縫表面裂紋、未焊透及焊漏等焊接質量。

（2）內腔檢查。檢查表面裂紋、起皮、拉線、劃痕、凹坑、凸起、斑點、腐蝕等缺陷。

（3）狀態檢查。當某些產品，如蝸輪泵、發動機等工作后，按技術要求規定的項目進行內窺檢測。

（4）裝配檢查。當有要求和需要時，使用同三維工業視頻內窺鏡對裝配質量進行檢查；裝配或某一工序完成后，檢查各零部組件裝配位置是否符合圖樣或技術條件的要求；是否存在裝配缺陷。

（5）多余物檢查。檢查產品內腔殘余內屑、外來物等多余物。

常用的無損檢測方法有：射線照相檢驗（RT）、超聲檢測（UT）、磁粉檢測（MT）和液體滲透檢測（PT） 四種。其他無損檢測方法有：渦流檢測（ET）、聲發射檢測（AT）、熱像/紅外（TIR）、泄漏試驗（LT）、交流場測量技術（ACFMT）、漏磁檢驗（MFL）、遠場測試檢測方法（RFT）、超聲波衍射時差法（TOFD）等。

三、鍋爐承壓管道無損檢測技術現狀和發展

電站鍋爐的承壓部件有省煤器、集箱、鍋筒、過熱器、再熱器等壓力容器以及連接這些壓力容器的管道。制造過程直接影響著設備部件的質量情況，對后續的運行狀況有直接的影響，因此采用無損檢測技術對鍋爐部件的制造質量進行控制具有重要的意義和作用。[2]另外，在安裝過程中，焊縫、接口的好壞也對承壓部件的運行狀態有很大的影響。因此無論是設備的制造還是安裝乃至后期的運行都需要對這些承壓管道進行定期的檢測，及時處理和消除危險隱患，保證機組的安全高效運行。

1.電站鍋爐承壓管道制造過程中的無損檢測技術

電站鍋爐最常用的是無縫管管材，如過熱器和再熱器的管程部分、水冷壁。對于無縫管一般采用渦流和超聲波探傷等無損檢測技術。電站鍋爐無縫鋼管和鍛件管的對接焊縫一般采用射線、超聲波、磁粉和滲透檢測這四種常規檢測方法，另外還有一些自動化檢測技術。

2.電站鍋爐承壓管道安裝過程中的無損檢測技術

電站鍋爐是很大的裝置，只能在廠家制造大的部件，大量的工作都需要在現場完成。設計施工必須要按照國家規定的法律法規中的強制性條文。電站鍋爐承壓管道安裝過程中的無損檢測技術有目視檢測、表面檢測、射線檢測、超聲檢測和定量光譜分析技術。

3.電站鍋爐承壓管道運行中的無損檢測技術

為了保證在用鍋爐的安全運行及預防各類事故的發生，必須對電站鍋爐進行定期檢驗。電站鍋爐的定期檢驗有三種，分別是外部檢驗、內部檢驗和水壓試驗。常用的無損檢測技術有宏觀檢查、硬度測定、厚度測定、表面滲透檢測、表面磁粉檢測、超聲檢測、[3]金相檢測及射線檢測。另外還會用到化學成分定量光譜分析、渦流檢測、[4]紅外熱成像檢測等較為先進的檢測技術。

4.電站鍋爐承壓管道無損檢測技術發展方向

鍋爐管道無損檢測技術中的常規技術和超聲波、射線透射法等，不管是目前還是將來都是主要的檢測手段。但是隨著科學技術的發展，從安全性和經濟性方面看，先進的無損檢測技術朝著以下幾個方向發展：人為參與的因素越來越少，自動化和智能化比例越來越高；盡可能減少輔助性工作，對正常的檢修工作的妨礙越來越少；實現機組運行過程中的在線檢測、監控和評價等。

隨著火力發電站機組壽命不斷延長，無損檢測技術在確保熱力設備安全經濟運行方面的作用越來越重要。除了不斷開展常規檢測以外，還應該積極開發和研究并且推廣新的檢測技術，不斷提高檢測的效率、準確性并且擴大檢測范圍。

四、結語

火力發電廠是由鍋爐等三大主機與輔助設備組成的統一的有機整體。任何一個環節出現問題都會導致機組不能安全高效運行。鍋爐中的設備和管道要承受最高的壓力和溫度，工作環境尤其惡劣，是發生事故最多的部位，尤其是以四管爆破等管道問題尤為突出。制造、安裝以及運行過程中在承壓管道進行無損檢測，發現問題及時處理消除，保證熱力設備的安全高效運行，是保證鍋爐以及整個火力發電廠經濟性和安全性的有效手段之一。在目前常規的無損檢測技術應用的基礎上還應該不斷開發研究新型的檢測技術，更好地為火力發電廠各系統的承壓設備服務。

參考文獻：

[1]雷中黎.電站鍋爐管道無損檢測技術展望[J].無損檢測，1995，（6）：

164-165.

[2]李兵，沈功田，周裕峰，等.電站鍋爐無損檢測技術[J].無損檢測，

2006，（8）：426-428.

[3]郭建章，張選利，宗殿瑞.國內壓力容器無損檢測技術的現狀[J].青島化工學院學報，2000，（4）：370-372.

[4]李文.火力發電廠內鍋爐管道無損檢測技術現狀和展望[J].湖北電力，1999，（3）：58-59.

（責任編輯：王祝萍）