電站鍋爐無損檢測

摘 要：我國目前火電站裝機總容量已突破10億千瓦，越來越多的火力發電站的運營，也給特種設備檢驗行業帶來機遇。每一臺火電站的設計服役為40年，在其制造、安裝、運行的每個階段都必須經歷檢測檢驗，特別是運營階段的定期檢驗更是伴隨火電站運營的整個服役年限。特別是鍋爐受熱面、高溫高壓管道、汽輪機本體、壓力容器等在運行過程中受化學腐蝕、交變應力及高溫蠕變的部分是發生材料失穩的主要部分，將是檢驗檢測的主要部分，本文就火電站無損檢測方法的選擇作簡要說明。

關鍵詞：電站鍋爐；無損檢測；方法

在制造安裝階段，電站鍋爐設計壓力基本上在9.8Mpa以上，根據《TSG G0001-2012 鍋爐安全技術監察規程》規定應對上訴部分作100%檢測，其內部缺陷的檢測可以選擇射線、超聲波等無損檢測方法。

射線檢測范圍覆蓋鍋爐、壓力容器、壓力管道、支撐件和結構件的制造、安裝，在用檢驗各領域；覆蓋原材料、零部件、到整臺設備驗收各個環節；覆蓋碳鋼、不銹鋼、鈦、鋁、銅、鎳及其合金材料（原僅適用碳素鋼、不銹鋼、鈦、鋁及其合金）。其特點有：（1）采用底片直接記錄，可以長時間保存，真實性強；（2）在底片上顯示缺陷的投影圖像，可以較為準確的定性定量；（3）受透照厚度差的影響其對體積型缺陷檢出率很高，而面積型缺陷檢出率受多種因素影響；（4）適宜檢測厚度較薄的的工件而不適宜檢驗較厚的工件；（5）適宜檢測對接焊縫，檢測角焊縫效果較差，不適宜檢測板材、棒材、鍛件；（6）有些試件結構和現場條件不適合射線照相；（7）對缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸（高度）的確定比較困難；（8）檢測成本高；（9）射線照相檢測速度慢；（10）射線對人體有傷害。

超聲波檢測范圍包括鍋爐及壓力管道的制造、安裝及在用檢測，其主要特點有：（1）對面積型缺陷檢出率較高，而體積型缺陷由于反射面大小檢出率較低；（2）適宜厚度較大工件，不適宜較薄工件；（3）檢測成本低、速度快，儀器體積小，重量輕，現場使用較方便；（4）無法得到缺陷直觀圖像，定性困難，定量精度不高；（5）檢測結果無直接見證記錄，真實性不強；（6）檢測結果受操作者技術水平影響很大；（7）對缺陷在工件厚度方向上的定位較準確；（8）材質、晶粒度對探傷有影響；（9）工件不規則的外形和一些結構會影響檢測；（10）探頭掃查面的平整度和粗糙度對其有一定影響。

配管階段應對所有用于上訴部位的管道作超聲波檢測。對于20mm以上厚度的管道焊接對接接頭如果能夠經行源中心垂直周向曝光的管道可以選擇射線檢測周向曝光，不滿足條件的一般選擇可記錄的超聲波檢測或不可記錄超聲波檢測另附加20%的射線檢測或者TOFD檢測；而對不超過20mm的管道特別是受熱面管子（外徑不超過89mm）應首選作射線檢測。

對于壁厚大于20mm的管道，可以選擇TOFD檢測，也可以選擇源在內垂直中心曝光，一次完成整個焊接接頭的檢測，當不能進行中心曝光而進行雙壁外照法就會使透照厚度變成兩倍壁厚，而常規X射線機檢測厚度僅為40mm，就不得不選擇Ir.192γ射線源，這都將使檢測靈敏度下降的極為明顯，同時檢測時間會明顯增加。對于超聲波檢測而言厚度大于20mm可以避免近場區檢測，且檢測厚度僅為單倍壁厚，檢測靈敏度高，其最大的優點是檢測效率極大提升，檢測成本更少。超聲波檢測可以較為準確的對缺陷定位，但是很難確定缺陷性質，很容易導致危險性大的面積型缺陷（例如裂紋、未熔合、未焊透）的漏判；而射線檢測能較準確確定缺陷性質，但是很難確定缺陷埋藏深度；TOFD檢測是超聲檢測的一種，但其可以確定缺陷性質。檢測成本方面射線檢測無疑是最高的，超聲檢測最低。

電站鍋爐使用最多的還是壁厚小于20mm的管道，特別是受熱面管子（外徑不大于76，壁厚不大于15）的使用達到了鍋爐高溫高壓管道使用的70%，對于這部分管子焊接接頭的檢測也是重中之重。該類型管子由于壁厚較薄（透照厚度為兩倍壁厚不超過25mm），可以使用傾斜布置的射線檢測（如圖所示），以360mm的膠片為例，一次可以透照4-6個并排的焊接接頭，尤其是水冷壁管子中的螺紋管焊接接頭只能作射線檢測。使用該透照布置的X射線機檢測，可以極大的降低成本，提升效率，檢測靈敏度相對較高，同時檢測時對焊接接頭表面要求不高，在管子厚度不大，缺陷埋藏深度對檢測結果的評定影響不大。而該類型管子使用超聲檢測有很多的局限，管徑小，曲率半徑小，探頭與工件表面的耦合不好，管子壁厚小由于超聲檢測在上下表面的分辨不清晰，且需要多次反射波檢測，雜波較多，信噪比低，無論超聲檢測還是TOFD檢測，靈敏度都較低。所以對于該類型管子對接焊接接頭應選擇X射線檢測為宜。

服役期的電站鍋爐，應定期停爐監督檢驗。定檢主要關注對象也是高溫高壓管道、壓力容器、汽機本體等重要部位的原材料及焊接接頭。但是對鍋爐受熱面小徑管而言仍以射線檢測為宜。

在實際工作中，需要綜合考慮各種因素，在滿足相關標準的前提下，應選擇效率高、成本低易于實施的檢測方法。

參考文獻：

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[2]田乾，丁克勤，陳平.電站鍋爐汽包失效及預防[J].機械工程與自動化，2013，01.

作者簡介：楊克強（1985-），男，本科，助理工程師。