火電廠金屬部件的相控陣超聲檢測

伍洲聞，程寒亮

在對火電廠各個生產工藝進行全面檢查和安全監測的過程中，需要對不同類型的儀器設備和生產設備進行有序篩選，并保障金屬部件和非金屬部件能夠正常使用。金屬部件的表面缺陷問題主要源于原材料質量不符合規定標準、焊接操作質量較低等核心技術因素，因此會逐步凸顯應力集中的狀態以及力學結構，還會直接關聯到各類生產系統設備的正常運行狀態。

1 火電廠金屬部件的主要應用位置

1.1 超臨界直流鍋爐

超臨界直流鍋爐，是很多火電廠中普遍應用的熱能裝置之一，能夠實現節流調壓等自動控制功能，并能夠顯著降低對周邊環境的影響程度。但是在超臨界直流鍋爐設備的實際使用過程中，會經常出現較多系統故障問題，與其內部金屬部件有關，例如給水溫度的突變、鍋爐受熱面泄漏爆破、蒸汽溫度過高、鍋爐內部燃料品質失衡等問題，會直接關聯到鍋爐設備的正常使用狀態以及熱能轉換效率。在火電廠企業中，超臨界直流鍋爐設備的生產效率以及實際功率等核心技術參數并不完全穩定，還會直接影響到鍋爐設備與發電機組之間的連接強度。此類鍋爐設備內部金屬部件普遍集中在安裝連接以及焊接位置上，對各項機械系統以及電氣系統功能造成一定影響。尤其在自動化以及智能化的超臨界直流鍋爐設備中，各類金屬部件能夠呈現不同的使用功能和性能指標參數，還會對蒸汽壓力和環境壓力等數據參數產生一定影響。部分火電廠在研發與應用超臨界直流鍋爐設備的過程中，會對其中部分金屬部件進行表面缺陷檢查以焊接強度檢驗等工作，也能夠精準把控鍋爐設備內部的能量轉換效率。

1.2 汽動引風機

在火力發電廠中，汽動引風機設備的應用也非常廣泛，但是也會出現較多設備故障問題，與金屬部件直接相關，例如軸承異常升溫故障問題、葉片卡澀故障問題以及振動故障問題等等。很多火力發電廠企業在引進較多熱能動力裝置以及發電機組設備的過程中，很容易忽略某一類別機器設備內部金屬部件的具體使用功能以及質量性能評估指標等內容，因此在實際生產管理過程中，也容易出現較多機械和電氣故障問題，對不同生產機器設備的正常運行狀態造成嚴重的影響。在對汽動引風機設備進行故障檢修操作的過程中，需要對金屬軸承和其他金屬部件進行全面的質量檢驗和無損檢測，才能夠充分保障熱能動力裝置與發電機組之間的精準連接狀態。若汽動引風機設備所處的運行環境存在較多不穩定的環境因素和人為誤操作因素，則可以有序進行安全檢查和應急處理等工作。若汽動引風機設備的內部金屬部件存在表面缺陷例如裂縫和斷裂等問題，則需要及時采取更換維修等措施，避免影響到汽動引風機設備的正常使用壽命。根據汽動引風機設備的額定功率以及模擬運行狀態，在對其內部金屬部件進行集中檢修操作的過程中，需要盡量排查周邊環境中是否存在較多灰塵和煤塵，以免出現爆炸等安全責任事故。

1.3 汽動給水泵

在眾多熱力發電廠中，汽動給水泵是非常關鍵的給水設備之一，但是在實際運行過程中，也會存在較多故障問題，與其內部金屬部件的實際應用參數有關，例如運行效率降低以及振動過大等現象，都與設備內部金屬部件存在磨損有關。很多火電廠企業的生產車間普遍存在較多噪聲以及空氣污染問題，與汽動給水泵設備的實際運行效率降低有關，在對給水流量以及壓力參數進行自適應調節的過程中，需要盡量避免出現較多環境污染物，例如被污染的水資源等等，會直接影響到設備內部各類金屬部件的傳導性以及抗氧化性。部分軸承以及焊接處的金屬部件，對設備外部環境因素非常敏感，若金屬部件和非金屬部件普遍存在較多損傷現象以及調參故障等問題，不僅會直接影響到鍋爐設備的正常運行狀態，還會對周邊人員和環境造成一定影響。若汽動給水泵設備內部金屬部件失靈或者磨損過大，除卻更換金屬部件之外，也需要對汽動給水泵內部不同功能系統進行全面的安全檢查，避免影響到各個功能系統之間的銜接質量以及自動控制精度。除此之外，汽動給水泵設備中的各類金屬部件，若在完成焊接固定操作之后設備運行效率并未得到改善，還需要全面排查設備內部是否存在較多煤塵和灰塵。

2 火電廠金屬部件的表面缺陷檢測要點

2.1 檢測要求

在火電廠中，根據金屬部件的不同應用位置以及具體使用功能，可以適用于不同的表面檢測技術標準，尤其對于原材料自身缺陷因素以及焊接工藝缺陷因素等情況，需要及時采用科學有效的檢測技術方案，才能夠及時確定后續儀器設備的運行維護工序。根據國家標準火力發電廠焊接技術規程中的相關規定，在對金屬部件進行焊接質量檢測工作的過程中，需要對焊接前、焊接中以及焊接后三個核心階段進行精準檢測，可以選用無損檢測技術方法，對高溫高壓條件進行嚴格管控。為充分保障金屬部件的完整性以及安全可靠性，根據國家標準的相關規定要求，需要對焊接和熱處理工序進行嚴格監控，可以利用滲透檢測以及磁粉檢測技術方法，快速輸出精準的檢測數據結果。很多火電廠中的金屬部件實際應用位置和功能性能指標參數相對比較特殊，因此也會間接約束和限制各項無損檢測技術方法的實際應用效果，但是可以根據近距離無損檢測技術方案的具體應用流程，對標檢測工件表面可能存在的質量缺陷問題以及安全隱患因素，才能夠及時采取相應的解決方案。

2.2 檢測機器設備

不論選用何種檢測機器設備，在對火電廠金屬部件進行表面缺陷檢測以及性能檢測的過程中，需要保障某類機器設備的實際運行功率以及操作參數在國家標準規定的范圍之內。專業的無損檢測技術方法，所對應的檢測機器設備，能夠對儀表精度、主儀器性能以及輔助器材進行嚴格規定，并保障儀器設備的檢修和保養工序符合日常應用需求。若某類無損檢測機器設備的精度參數并不符合實際要求，則需要及時進行校驗操作，避免影響到金屬部件的表面缺陷檢測結果以及性能指標結果的精確度以及可靠性。根據專業檢測機器設備所顯示的數據結果，可以對某類金屬部件的基準值進行嚴格比對和統計分析，并嚴格檢驗檢測儀器設備是否存在較大數據誤差，將多次檢測結果的有效性和合理性進行全面檢驗和客觀統計分析。除此之外，在火力發電廠中，相關人員需要對專業檢測儀器設備進行定期檢修和保養管理，并將其置于安全穩定的貯存環境之中，避免其影響到不同批次金屬部件的質量檢測工作進展。

2.3 檢測物料和人員

在對火電廠金屬部件進行全面質量和性能檢測工作的過程中，需要詳細劃分檢測物料以及人員組合，并對待檢測項目進行編碼統計，例如金屬部件的機械性能、元素測定、無損檢測以及金相分析等相關內容，并根據不同類別金屬部件以及生產系統設備，詳細標定檢測物料的具體編碼形式，將其分配給檢測人員小組。若在無損檢測操作的過程中，充分運用磁粉、載液以及磁懸液等物料，則需要嚴格按照國家規定和相關技術標準進行物料采購工作，并保障金屬部件的實際使用條件符合預期檢測要求。在對各類金屬部件進行表面缺陷檢測以及內部性能檢測操作的過程中，需要對待檢測物料和已完成檢測物料進行詳細分類，避免出現物料混淆等情況。在火電廠中，專業的檢測人員，需要具備一定安全意識和環保意識，并充分重視每項重復的金屬部件檢測操作流程和關鍵控制環節等相關內容。根據專業檢測人員的具體操作程序，能夠對物料進行安全存放，也能夠及時判斷和識別金屬部件的狀態是否正常，還能夠協助火電廠企業及時篩選出原材料不合格的金屬部件采購批次。

2.4 檢測環境

在實際的金屬部件表面檢測過程中，除了以上質量控制因素外，還有一大質量控制因素，即環境因素。金屬部件表面檢測的環境因素主要包括光照環境和溫度環境。在執行磁粉檢測程序時，如果在實際檢測過程中環境溫度過低，則容易造成磁懸液凝固甚至結冰。針對這種情況，如果改善溫度環境較為困難，可采取向磁懸液添加防凍液的方法來減小其凝固可能性。相反，如果環境溫度過高，磁懸液敏感度會顯著下降，進而影響到檢測結果的準確性。在執行滲透檢測程序時，如果環境溫度過高，則可能使滲透液在檢測過程中出現干涸，進而造成滲透液無法回滲，最終影響到檢測結果準確性。因此，對于火電廠而言，保障專業檢測環境和設備操作環境的穩定性和安全性，是有效提升金屬部件缺陷檢測質量的關鍵點，也能夠進一步約束不規范檢測行為的產生。在全面管控金屬部件檢測環境參數的過程中，專業檢測人員需要對光照傳感器以及溫度傳感器設備所采集到的各項數據指標進行動態統計分析，并將數據結果同步到電子顯示屏上，協助檢測人員判斷和識別檢測環境中的不穩定和不安全因素，為提升檢測效率奠定堅實的基礎。

3 火電廠金屬部件的相控陣超聲檢測方法

3.1 相控陣超聲檢測技術概述

很多火力發電廠在研發與應用各項生產輔助設備和檢測設備的過程中，不能夠完全實現對金屬部件的缺陷檢測以及質量性能檢測目標，尤其在實際投入使用過程中，不能夠精準定位金屬部件的具體缺陷和故障產生原因，因此會嚴重影響各類金屬部件的正常使用狀態，還會增加金屬部件材料的重復購置成本費用。相控陣超聲檢測技術方法，能夠對各類待檢測金屬部件的表面和內部缺陷因素進行精準定位和識別分析，并能夠對金屬部件的各項屬性參數進行有效檢驗，確保不同類別金屬部件的功能和性能指標符合實際生產需求。但是在實際應用相控陣超聲檢測技術方法的過程中，需要對陣列晶片探頭尺寸以及聲束發射角度范圍進行系統預置，才能夠確保各類信號發射頻率以及接收吸收比例的穩定性。火電廠在運用此項超聲檢測技術方法的過程中，能夠顯著提升金屬部件表面和內部缺陷因素的整體檢出率，也能夠為火電廠生產技術人員提供安全可靠的設備故障檢修和維護保養策略。根據相控陣超聲檢測設備輸出的具體數據結果，儀器設備能夠實現更強大的數據存儲和可視化分析功能，并對各類金屬部件的實際應用質量進行預測分析和量化統計。

3.2 大管徑對接環焊縫檢測

在石油化工行業領域內，大管徑對接環焊縫檢測技術方法的廣泛應用，能夠有效檢驗金屬管道表面和內部結構的缺陷因素和安全隱患因素，也被應用在火電廠的生產質量檢測等關鍵環節之中。在對火電廠再熱管道的具體規格和材料類別進行詳細分類的過程中，能夠對常規超聲探頭和相控陣超聲探頭所得出的缺陷參數結果進行嚴格比對，缺陷問題的整體檢出率有所提升，并對超聲探頭檢測角度進行了全面的校驗，還能夠將數據結果及時同步到計算機系統設備之中。在對大管徑對接環焊縫進行缺陷檢測和內部結構檢測的過程中，雖然焊縫表面基本平整，但是其內部金屬元素的排布形式并不完全規則，也能夠提供更加精準的缺陷檢測參數結果。相控陣超聲檢測技術方法的有效應用，能夠進一步提升各個典型缺陷參數的精確度和可靠性，能夠從周向位置、焊縫深度、水平位置、周向寬度、縱向寬度以及水平寬度等各個類別中詳細劃分金屬部件的具體缺陷程度。針對大管徑對接環焊縫進行缺陷檢測的過程中，需要對焊縫位置是否存在夾渣以及裂紋等缺陷因素進行精準定位識別以及統計分析，并綜合判斷不同檢測位置的金屬部件是否具有可用性。

3.3 高中壓汽輪機隔板檢測

在火電廠中，汽輪機是被廣泛應用的核心生產動力設備之一，因此需要對其內部金屬部件進行整體質量以及性能檢測，才能夠確保其實際生產質量和運行狀態參數的穩定性和可靠性。其中在對高中壓汽輪機進行隔板檢測操作的過程中，核心檢測區域為隔板外環與葉片圍帶之間的主焊縫，并且主焊縫的深度和寬度相對較大，非常容易出現未熔合等典型缺陷問題。尤其在對各類生產系統設備進行全面安全檢查的過程中，此類檢測區域非常容易被忽略，因此在對汽輪機隔板區域進行金屬部件缺陷檢測操作的過程中，需要對此類面積型缺陷問題進行集中解決，對相控陣超聲發射裝置的入射角度要求相對較高。若檢測面與主焊縫存在一定偏差角度，在選用常規檢測裝置的過程中，很多超聲信號會難以被接收和識別分析，從而降低了金屬部件的靈敏度。相控陣超聲檢測的聲束覆蓋范圍大，具有角度可調和動態聚焦的特點，較常規超聲接收回波信號能力較強，對面積型缺陷檢出率較高。

3.4 受熱面小徑管焊縫檢測

在火電廠中，受熱面小徑管材料能夠被廣泛應用在各類生產工序之中，其輕量級以及容易安裝配置等獨特應用優勢，能夠及時減少發電機組的能量轉換次數，但是很容易出現爆管泄漏等常見的質量通病問題以及缺陷因素，能夠直接影響到發電機組的非計劃停運狀態。受熱面小徑管的焊縫檢測工序是非常關鍵的，需要對焊縫表面以及內外壁進行無損檢測操作，才能夠及時排查各項安全隱患因素和質量通病問題。在應用相控陣超聲檢測技術方法的過程中，需要對探頭檢測角度以及聚焦深度進行現場調整，保障檢測區域能夠涵蓋全部焊縫，還能夠及時穿過兩個小徑管之間的縫隙，減少檢測盲區數量。因此在對部分火電廠過熱器的受熱面對接焊縫進行相控陣超聲檢測操作的過程中，缺陷問題主要集中在兩管并排之間的焊縫位置上，并且基本屬于未熔合缺陷問題。因此在對各類金屬部件的焊縫位置進行全面缺陷和性能檢測的過程中，需要檢測角度以及聚焦深度等數據參數進行適度調整。

3.5 汽輪機葉根檢測

在很多火電廠中，汽輪機是非常關鍵的熱能動力裝置，也能夠直接銜接各類發電機組裝置設備等技術資源，因此在對汽輪機葉根部位進行金屬部件缺陷檢測操作的過程中，需要對容易出現斷裂問題的檢測區域進行重點標記和排查，確保各類缺陷因素能夠被精準定位和識別分析。尤其在第一和第二齒內的凹陷位置處，葉片結構非常復雜，常規的超聲探頭不能夠放置在此類區域之內，很容易遺漏較多缺陷因素，因此在應用相控陣超聲檢測技術的過程中，可以對實際檢測面進行動態模擬和分析，減少檢測盲區和死角。在應用相控陣超聲檢測探頭的過程中，需要對不同齒的內凹部位進行精準定位和識別分析，并對檢測面的具體位置參數進行同步采集，及時識別和統計分析裂紋缺陷問題，全面展現葉根部位的波形結構特征信息。相控陣超聲檢測設備能夠對待檢部位進行精準定位，缺陷問題的檢出效率普遍偏高。

3.6 高溫螺栓檢測

高溫螺栓的常規超聲檢測已經成熟，并且檢出率也很高，但是在檢測時需要檢測人員對不同波形進行分析。而通過相控陣超聲檢測，操作人員可以從圖像直觀分析波形，提高檢測效率。對比常規超聲檢測技術方法，在應用相控陣超聲檢測技術的過程中，需要對刻槽人工缺陷因素以及異常回波結果進行直觀展示，并保障定量分析結果的可靠性和精確度。除此之外，在對高溫螺栓等細節金屬部件進行缺陷和性能檢測操作的過程中，需要嚴格篩選待檢測金屬部件，將表面缺陷和材料內部缺陷進行有效區分和識別分析，并及時同步到火電廠相關工藝管理系統以及設備管理系統的數據庫之中。在對高溫螺栓檢測參數進行可視化分析以及定量統計操作的過程中，需要盡量避免出現較多主客觀影響因素，并對異常回波信號進行重點標注和回溯處理，并及時給出科學合理的后續解決方案。

4 結語

火力發電廠的金屬部件不僅運行工況較為惡劣，且制造工藝復雜。經長時間運行后，金屬部件會產生一些缺陷，這些缺陷對于金屬部件的安全運行危害很大。因此，就要對其進行檢測，從而及時發現缺陷、消除缺陷。相控陣超聲檢測已在部分電廠檢修中得到應用，并且檢測結果較好，也得到了電廠專業人員的認可。