探析锅炉设备检测方法

发表时间:2016/9/18   来源:《工程建设标准化》2016年7月总第212期   作者:吴梓皓
[导读] 随着材料科学和自动控制科学技术的发展,冶金技术和工艺水平的发展,锅炉的热负荷越来越高。

(广东省特种设备检测研究院顺德检测院,广东,顺德,528300)
 
        【摘  要】随着材料科学和自动控制科学技术的发展,冶金技术和工艺水平的发展,锅炉的热负荷越来越高,热效率的要求也越来越高,锅炉的体积却有越来越小的趋势,所以对制造锅炉的材料的要求也越来越高,在日常维护保养中对锅炉的检查和修理就显得特别重要。本文通过多年的工作经验及阅读大量资料对锅炉检测中常用的几种方法进行相关介绍。常用的检测技术包括目检、磁粉、超声波、渗透、涡流检测及射线检测法等。
        【关键词】锅炉;检测;手段;超声波

        燃油锅炉、蒸汽锅炉及电站锅炉等在工作当中承受高温、高压、腐蚀等恶劣的工作条件。为了确保设备的安全运行,在设备的设计、制造、施工安装及定期检验的整个过程中,需要通过一定的非破坏性措施或检测方法,来预先发现安全隐患,对设备的质量进行提前控制,无损检测技术在质量控制过程中就发挥着重要的作用。下面介绍几种锅炉的检测方法。
        一、目检和测量
        目视检测是通过裸眼或低倍的5或10倍的放大镜对各类组件或焊缝的结构及外表面状况进行观察,以确认不允许的锈蚀、组织疏松、凹坑或裂纹等缺陷存在的一种检测方法。目检和测量是在使用其他检测方法之前用来确定将要检查的范围(例如,表面裂纹、结疤、夹渣、分层、折痕、漏泄、管子变形等)。必要时可借用放大镜(放大2 - 20倍)观察。在可能条件下多拍些彩照记录损伤外表状态。检查有无内外沉积物,记下金属光泽。取样时要精确记下取样位置,力求不损伤样品。测量与原始尺寸的差异(圆度、壁厚、直径、长度……)。
        二、磁粉检测
        磁粉检测,是通过对被检工件施加磁场使其磁化(整体磁化或局部磁化),在工件的表面和近表面缺陷处将有磁力线逸出工件表面而形成漏磁场,有磁极的存在就能吸附施加在工件表面上的磁粉形成聚集磁痕,从而显示出缺陷的存在。磁粉检测是一种适合于铁磁性材料的表面和近表面缺陷的检测技术,磁粉探伤系统包括磁粉探伤机和磁悬液,常见的磁轭湿磁粉检测又分为黑磁粉和荧光磁粉检测。磁粉检测方法应用比较广泛,主要用以探测压力容器的焊缝等。
        三、超声波检测法
        长期对锅炉角焊缝超声波检测,发现未熔合是其主要的缺陷,这类缺陷严重危害锅炉的安全运行。针对其产生的原因,寻找减少该类缺陷的办法,用超声波仔细检测,能确保锅炉角焊缝质量的稳定。
        用超声波检测角焊缝,移动探头寻找缺陷的前后、左右(锯齿)、环绕、转角方法都与探测对接焊缝缺陷的方法相同。但特别要注意,必须熟悉未溶合缺陷波的反射特点,当超声波主声束垂直于角焊缝坡口直段时讯号反射最强,如果这时探头沿角焊缝方向平移,未熔合缺陷反射波基本不发生变化,若固定探头前端,使主声束向左或向右转动a角时,该反射波成对称性减弱,即探头转动a角,其反射波变化包络线。用超声波检测判断角焊缝未熔合位置的规律:要特别注意区分根部未熔合与焊缝底角反射的强度和位置,探伤操作人员应经训练,具有一定的实践经验。
        四、渗透检测法
        在用锅炉停炉内外部检验时,对于烟火管锅炉来说,经常出现的问题是后管板裂纹,这类裂纹最先产生于外侧,逐渐向里扩展,直到裂穿发生泄漏。对这类裂纹一般是采取补焊的办法修理,但往往是今年刚修好,第二年甚至当年使用中就又发生泄漏,给用户带来诸多困难和不良影响。


针对这一问题,工作人员要认真分析了其产生原因、处理方法、使用情况,认为主要原因有三:一是修理方法不当,采用表面堆焊堵漏的方法;二是后管板水侧的水垢未彻底清理干净或水处理质量严重不符合水质标准;三是修理时裂缝已产生但未裂穿,即无渗漏痕迹,宏观肉眼看不见的裂纹未能发现并进行修理。对于第一、二种原因,检验员向使用单位和修理单位讲清楚后是可以改正和避免发生的,对于第三种原因则需在修理前能够发现这些裂纹才能解决。于是在这类锅炉检验中,根据使用情况(主要是后管板水侧水垢厚度情况)和结构特点,认为有可能产生裂纹时,采用渗透检测方法进行辅助检验,使修理前能够发现全部裂纹,特别是未泄漏的裂纹,对这种缺陷的准确、彻底修理起到了良好的作用。
        五、电磁涡流表面裂纹检测
        工业锅炉在使用过程中需进行定期检验,定期检验过程中,常用的无损检测技术除了常见的目视检测、渗透检测、超声检测外,还经常会用电磁涡流表面裂纹检测技术。
        焊缝表面裂纹的渗透检测,都需要将被检焊缝表面事先进行打磨清洁处理,除去表面氧化,因此大量的打磨增加了锅炉停产检验的时间和费用。针对这些问题,人们研究出基于复平面分析的金属材料焊缝电磁涡流检测技术,在有氧化层的情况下,也可采用特殊的点式探头对焊缝表面进行快速扫描检测,而且提离效应对检测结果的影响很小。在锅炉停产进行的全面检验中,先采用此种方法对焊缝进行快速检测,然后对可疑部位进行渗透检测复验,以确定表面裂纹的具体部位和大小。
        六、射线检测
        射线检测过程中,应根据工件和源的种类或射线机的特点以及技术条件的要求选择适宜的透照方式。射线因源种类及底片质量级别要求不同,其能够透射的工件厚度的范围是不同的。X射线探伤机的能量一般在50~450 kV的范围内,适用于厚度<50 mm钢板的单面透照和<20 mm钢管的双面透照;常用的丫射线源75 Se,192 Ir和60 Co的透照厚度因源的种类不同而异。由于丫射线源的几何尺寸小、能量高,既适用于X射线机和人无法进入的开孔小的部位,也适用于X射线无法穿透的厚壁材料,同时工作时不需要电源,且工作效率较高,因此适合于现场作业。但是丫射线源的不足就是对人体辐射危害大,同时透射底片的灰雾度大、灵敏度相对较低,需要对底片系统的级别进行要求。对于厚度> 200mm对接焊缝的射线探伤必须采用射线加速器才能进行,常用射线加速器的能量在1~12 MeV,可检测钢板的厚度范围为40~380 mm。电站锅炉射线检测的结果按照DL/T 821 -2012《钢制承压管道对接焊焊接接头射线检验技术规程》及JB/T 4730 -2012标准进行检测和结果评价。
        七、漏磁通检涮技术
        漏磁通检测技术主要用于检测电站设备或相关管道的腐蚀缺陷检测,漏磁通检测设备的工作原理是利用自身携带的磁铁,在设备圆周上产生一个纵向磁通回路场,如没有缺陷,则磁力线封闭且均匀分布;如内壁或外壁有缺陷,则磁通路变窄,磁力线发生变形,部分磁力线将穿出相应部件的表面而产生漏磁场。漏磁场会被位于两磁极之间的紧贴的探头检测到。对该检测信号进行一定的数字信号处理即可得到缺陷的位置、深度和轴向长度等信息。
        八、水压试验
        水压试验是通过对锅炉中的水进行加压来检测锅炉各承压元件进行检测的一种方法。在检测过程中,对加压的准确度要求很高,必须确保锅炉的完好元件不受到损坏。它能有效的显示出锅炉的严密性和结构强度方面的缺陷。水压试验对锅炉内具有缺陷的元件会造成一定的损伤和破坏,但能有效的避免在锅炉的运转过程中出现严重的破环,保证了工作的安全,所以对锅炉进行水压检测还是很有必要的。
        水压试验具有安全、成本低、操作方便、易于发现元件的缺陷等特点。在试验过程中,出于各元件自身的特点不同以及只能靠肉眼来发现观察元件的缺陷,导致了元件缺陷程度不能被完全发现。尽管水压试验有一定的缺点,但其优点也比较明显,所以,它仍然是目前最基本的锅炉检测手段之一。
        九、 金相检测
        金相检测主要用于对锅炉承压元件材料劣化的检测。金相检测分为金相法和复膜法。金相法及通过便携现场金相显微镜对被测元件试样进行分析观察,但对位置要求很高。而复膜法就很好的解决了这一问题,复膜法是将预先制作好的复型材料与被测元件试样贴合的方法获取元件金属微观形貌样本带回实验室进行分析观察的技术。
        金相检测能通过对元件的金相分析,发现材料的细微变化,有效的找出村料产生的空洞及裂纹等缺陷,从而避免安全事故的发生。
        十、结束语
        (1)工业是国民经济发展的基础,锅炉是工业基础设施的重要组成部分,保障锅炉的安全正常运行具有重要意义,而合理有效的无损检测技术是重要的保障手段之一。
        (2)在锅炉元件的制造过程中,必须采用合适的无损检测技术来保障产品的质量。针对不同的产品,其相应的手段也有所不同,主要方法有目视、射线、超声和表面检测等技术。
        (3)在锅炉的安装过程中,安装检验的重点主要是控制各类元件的质量及相应的焊接质量,采用的无损检测方法主要有目视、射线、超声、表面和光谱检测等。
        (4)随着超临界锅炉等大型电站锅炉的出现及相继运行,今后会对无损检测技术提出更高的需求。因此,应在保证完善常规方法的基础上,有针对性地不断开发一些新的无损检测仪器及检测方法,并需不断丰富和完善相应的检测及评价标准。
 

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