孫久啟,杜偉,胡金寶

(1.國電科學(xué)技術(shù)研究院,江蘇南京 210031; 2.國電費(fèi)縣發(fā)電有限公司,山東費(fèi)縣 273400)

氦質(zhì)譜檢漏儀在鍋爐檢漏中的應(yīng)用

An application of helium mass spectrometer in the boiler leak detection

孫久啟1,杜偉2,胡金寶2

(1.國電科學(xué)技術(shù)研究院,江蘇南京 210031; 2.國電費(fèi)縣發(fā)電有限公司,山東費(fèi)縣 273400)

介紹了一種應(yīng)用氦質(zhì)譜檢漏儀準(zhǔn)確查找鍋爐輕微漏點(diǎn)的方法。該檢漏方法與一般帶壓查漏方法相比,具有安全性高、經(jīng)濟(jì)性好和操作方便等優(yōu)點(diǎn),屬檢漏技術(shù)的創(chuàng)新,為同類鍋爐檢測提供參考。

氦質(zhì)譜檢漏儀;鍋爐;“四管”泄漏;檢漏

1 基本情況

電廠2號(hào)鍋爐為哈爾濱鍋爐廠制造的超臨界參數(shù)變壓直流爐,型號(hào)為HG-1913/25.4-Y M3。該爐自2007-08-05完成168 h試運(yùn)行后,截至2008年3月底為止,共啟、停7次。期間爐頂“大包”引出管道(如爐前汽水分離器、左右兩側(cè)再熱汽、主蒸汽管道等)外部保溫鋁皮一直存在滴水現(xiàn)象。

2 常規(guī)查漏措施

2.1 停爐檢查

2007-08-17,電廠在機(jī)組停機(jī)消缺期間,打開“大包”兩則的人孔門,對其內(nèi)部管道進(jìn)行全面檢查,結(jié)果未發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)。因此,初步推斷鍋爐滴水原因是:由于頂棚管保溫層材料為搗打料,在機(jī)組運(yùn)行過程中,保溫層內(nèi)部水分逐漸蒸發(fā)并通過管道向外擴(kuò)散,遇冷空氣凝結(jié)、出現(xiàn)滴水現(xiàn)象。

2.2 運(yùn)行中聽異常聲音、觀察是否有蒸汽

在鍋爐運(yùn)行過程中,打開“大包”兩側(cè)的人孔門,檢查是否有異常聲音,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在人孔門外聽不到任何泄漏聲;采用強(qiáng)光手電進(jìn)行照射,未發(fā)現(xiàn)任何水蒸汽跡象。分析其原因?yàn)椤按蟀眱?nèi)溫度較高(300℃以上),且壓力接近0.1MPa,少量蒸汽泄漏后將處于過熱狀態(tài),因而無法看見。

2.3 采用壓縮空氣檢漏

2007年11月份,2號(hào)機(jī)組停運(yùn),電廠再次對“大包”內(nèi)部進(jìn)行了檢查。首先隔絕相應(yīng)的系統(tǒng),然后分別向再熱器和過熱器系統(tǒng)內(nèi)注入壓縮空氣,使之壓力達(dá)到0.5～0.6MPa,檢查過熱器、再熱器系統(tǒng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)穩(wěn)壓階段過熱系統(tǒng)壓力穩(wěn)定,而再熱器系統(tǒng)壓力一直不穩(wěn)定。機(jī)組啟動(dòng)后,鍋爐汽水分離器外部保溫鋁皮依然存在滴水現(xiàn)象。

3 氦質(zhì)譜檢漏儀應(yīng)用實(shí)例

2008-03-15,2號(hào)機(jī)組調(diào)停,為了徹底查找漏點(diǎn),采用氦質(zhì)譜檢漏儀對“大包”內(nèi)部受熱面進(jìn)行檢查,重點(diǎn)是再熱器系統(tǒng)。具體措施為:

(1)拆除部分保溫層。將高溫再熱器出口管道的保溫層全部拆除,以便于檢查;

(2)向再熱器系統(tǒng)內(nèi)注入壓縮空氣和氦氣。隔離相應(yīng)的系統(tǒng)閥門,利用沖氮管路向再熱器系統(tǒng)內(nèi)注入壓縮空氣和氦氣;

(3)檢測漏點(diǎn)。采用PHOEN I XL300型氦質(zhì)譜檢漏儀檢測,具有快速、可靠,靈敏度高,易于操作等特點(diǎn)。當(dāng)再熱器系統(tǒng)壓力達(dá)到0.3MPa時(shí),啟動(dòng)檢漏儀,將探測器的連接管引入“大包”內(nèi),一人持探測器對每根再熱器系統(tǒng)管子進(jìn)行排查,另一人負(fù)責(zé)觀察檢漏儀LCD顯示讀數(shù),在接近某根管子時(shí),發(fā)現(xiàn)檢漏儀讀數(shù)變化明顯。隨即拆開該處保溫,靠近漏點(diǎn)位置時(shí)發(fā)現(xiàn)漏率讀數(shù)呈數(shù)量級明顯跳躍;在接近焊縫處,用手指能夠明顯感覺到輕微氣流,表明確實(shí)存在泄漏現(xiàn)象。

(4)檢查結(jié)果。高溫再熱器系統(tǒng)共發(fā)現(xiàn)11處漏點(diǎn),位于出口集箱下部出口管排第一道安裝焊口,上、下熔合線附近出現(xiàn)沿熔合線方向不同程度裂紋。其中,高溫再熱器出口小集箱左排第11個(gè)小集箱,右排前數(shù)第5、6根管子焊口裂紋較嚴(yán)重,第5根管子裂紋有焊口的1/3圈,第6根管子裂紋有焊口的1/2圈。裂紋沿焊口熔合線方向,裂紋最寬位于管子的左、右側(cè),是檢測不到的死角。

4 原因分析

2號(hào)爐“大包”內(nèi)高溫再熱器上部接集箱管,焊接接頭號(hào)J62(見圖1),集箱下每片接管有焊口10個(gè),共計(jì)950個(gè)。管子規(guī)格為Φ51×4mm,材質(zhì)為SA-213T91,焊口材料為ER90S-B9,焊接工藝為GTAW。焊前預(yù)熱采用火焰加熱到100～150℃,中性焰,焰心距管壁2～3mm,火焰在坡口以外;從焊縫中心算起每側(cè)加熱寬度不小于管壁的3倍。焊接進(jìn)行高溫回火之后對焊縫進(jìn)行100%射線探傷;接管部位焊口合格率為96.84%。

圖1 高溫再熱器及焊接接頭示意

從裂紋情況觀察判斷,分析原因如下:

(1)原焊接操作不當(dāng)。在原焊接過程中,由于電流過小,使ER90S-B9焊絲填充不能與被焊材料T91充分熔合,造成未焊透或未熔合,這是先天微裂紋的根源。如果焊接線能量過大,焊接速度偏慢,又會(huì)使焊縫及熱影響區(qū)過熱,產(chǎn)生粗大馬氏體組織,大大降低焊接接頭的綜合性能。

(2)焊后熱處理。焊后沒有及時(shí)進(jìn)行熱處理或者熱處理工藝不當(dāng)均會(huì)影響焊接接頭的性能。性能低劣的焊接接頭在熱應(yīng)力循環(huán)作用下,較短時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生低周疲勞斷裂失效。

(3)缺陷返修。在對超標(biāo)缺陷進(jìn)行返修時(shí)沒有充分預(yù)熱和熱處理,使返修處殘余應(yīng)力增加。

5 氦質(zhì)譜檢漏的主要特點(diǎn)

5.1 氦氣的物理、化學(xué)特性

氦質(zhì)譜檢漏儀的示蹤氣體通常選用氦氣;氦分子小、質(zhì)量輕、易擴(kuò)散、易穿越漏孔,易于檢測也易于清除;氦離子荷質(zhì)比小,易于進(jìn)行質(zhì)譜分析;氦氣是惰性氣體,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不會(huì)腐蝕和損傷任何設(shè)備;氦氣無毒,不凝結(jié),極難容于水。

5.2 氦質(zhì)譜檢漏優(yōu)點(diǎn)

與常規(guī)水壓檢漏相比,氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)具有快速、準(zhǔn)確、靈敏度高及無損傷性等方面的優(yōu)點(diǎn)。采用水壓檢漏,現(xiàn)場實(shí)際操作復(fù)雜,對水質(zhì)、水溫、升壓方式、升壓設(shè)備等方面都有一定要求;而且在輕微泄漏時(shí),漏點(diǎn)不容易被發(fā)現(xiàn)。如果大面積拆除保溫層,工期和費(fèi)用等方面均值得考慮。該實(shí)例通過氦質(zhì)譜檢漏儀跟蹤氦氣濃度梯度變化,快速準(zhǔn)確查找到被保溫覆蓋的焊縫微裂紋。

6 結(jié)語

采用氦質(zhì)譜檢漏技術(shù),在鍋爐輕微泄漏時(shí),能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn),盡可能降低鍋爐泄漏帶來的各種損失,更具有實(shí)用價(jià)值。一般情況下,氦質(zhì)譜檢漏儀廣泛應(yīng)用于凝汽器真空系統(tǒng)的查漏作業(yè),用于鍋爐檢漏方面尚屬查漏手段的技術(shù)創(chuàng)新,因此,具有一定的推廣價(jià)值。

[1]張皓純.氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)在火電廠中的應(yīng)用[J].能源技術(shù), 2004,25(6):257-260.

[2]譚金.大型汽輪機(jī)組真空系統(tǒng)氦質(zhì)譜泄漏檢測實(shí)踐[J].廣西電力,2007,(4):29-31.

TB774

B

1674-8069(2010)06-059-02

2010-08-17;

2010-11-06

孫久啟(1965-),男,山東梁山人,高級工程師,長期從事鍋爐、除灰和脫硫設(shè)備系統(tǒng)技術(shù)管理工作。E-mail:sjqpower@ sina.cn

Abstract:The way of how to detect boiler slight leakage exactly is found by m aking use of helium mass spectrom eter through example.This m ethod of chase leaks is mo re safety,econom icaland operable than conventional leak checking measures under certain pressure.It is an innovation of bo th new apparatus applicat ion and leakage detecting m easures,which is valuable to use and spread in a certain scale.

Key words:helium m ass spectrom eter;bo iler;bo iler tube leak;leak detecting