摘要：西南某火力發(fā)電廠300WM機(jī)組的#2鍋爐再熱微量噴水減溫器彎頭磨削倒角處開(kāi)裂泄漏，造成該機(jī)組“非?！?。本文對(duì)鍋爐再熱減溫器彎頭內(nèi)壁磨削倒角處裂紋的產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析。通過(guò)采用直段側(cè)K3探頭和彎頭側(cè)小角度縱波斜探頭的檢測(cè)方法對(duì)減溫器彎頭內(nèi)壁磨削倒角處裂紋有效檢出的應(yīng)用試驗(yàn)，從而達(dá)到簡(jiǎn)化探傷方法和提高探傷效率的目的。

關(guān)鍵詞：彎頭裂紋小角度縱波 ? K3探頭 ? 磨削倒角

1前言

西南某火力發(fā)電廠#2鍋爐為東方鍋爐股份有限公司生產(chǎn)的DG1025/18.2-Ⅱ4型，亞臨界參數(shù)，再熱蒸汽的流量844.1t/h，進(jìn)/出口壓力為 3.79/3.61 MPa，進(jìn)/出口溫度 為327/540℃，給水溫度為280℃。一次中間再熱、單汽包、自然循環(huán)、平衡通風(fēng)，尾部雙煙道、固態(tài)排渣，燃煤汽包爐。

運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)#2鍋爐“大罩殼”內(nèi)有泄漏聲音。停爐后檢查發(fā)現(xiàn)泄漏部位為B側(cè)再熱微量減溫器彎頭焊口附近。開(kāi)裂部位在彎頭內(nèi)壁的磨削倒角處，由內(nèi)向外延伸，外壁測(cè)量其長(zhǎng)度150mm處，距離焊口邊緣15mm。隨后對(duì)該鍋爐A側(cè)再熱微量減溫器彎頭進(jìn)行超聲波檢查，發(fā)現(xiàn)其存在斷續(xù)分布周向裂紋4處，裂紋長(zhǎng)度最長(zhǎng)達(dá)180mm，若繼續(xù)運(yùn)行勢(shì)必造成另一次非停。

2原因分析

由于300WM機(jī)組再熱微量減溫器結(jié)構(gòu)比較特殊，減溫噴水管距離彎頭與減溫器筒體焊縫距離400mm，且在上方距離焊縫120mm處周向布置3個(gè)測(cè)溫?zé)犭娕?。再熱減溫器直管段厚為22mm，彎管厚為30 mm，為滿足焊接工藝的需要，通常將彎頭的內(nèi)壁進(jìn)行機(jī)械削薄加工后焊接。該機(jī)組處于負(fù)荷中心，調(diào)峰時(shí)負(fù)荷變化頻繁，在不能有效的采用擺動(dòng)燃燒器噴口進(jìn)行調(diào)溫時(shí)，而采用大量減溫水的投入來(lái)改變?cè)贌嵯到y(tǒng)的超溫。再熱減溫器介質(zhì)為380℃蒸汽，而噴嘴減溫水為280℃熱水，由于從噴嘴至減溫器彎頭的行程較短，減溫水的霧化和混合比較困難。這樣在鄰近減溫器彎頭磨削倒角處的形成溫度差異，各部分膨脹和收縮會(huì)相互約束而產(chǎn)生附加熱應(yīng)力，溫差越大，熱應(yīng)力越大，反之亦然。由于頻繁投入減溫水的會(huì)在應(yīng)力集中部位即彎管磨削倒角處產(chǎn)生熱疲勞裂紋，最終引起泄露。

3 超聲常用檢測(cè)方法存在問(wèn)題

按照厚度與K值對(duì)應(yīng)的檢測(cè)工藝要求，通常會(huì)采用K2探頭對(duì)彎頭內(nèi)壁磨削倒角處裂紋進(jìn)行檢測(cè)，在彎頭或直段側(cè)檢測(cè)都存在漏檢誤判的風(fēng)險(xiǎn)，其主要理由是：

（1）當(dāng)用K2探頭從彎頭背弧側(cè)掃描時(shí)，當(dāng)K2探頭掃描移動(dòng)過(guò)程中，超聲波束與凸臺(tái)倒角構(gòu)成幾何反射條件，又由于磨削加工的不均勻性，這樣就會(huì)形成動(dòng)態(tài)范圍大，波幅高，深度隨機(jī)變化的連續(xù)不斷出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)反射波，從而無(wú)法判斷是否在此部位是否產(chǎn)生裂紋，這樣會(huì)造成誤判。

（2）當(dāng)用K2探頭從直管段側(cè)掃描時(shí)候，聲程較短只能滿足焊縫掃查，而倒角處裂紋不在掃描生聲程范圍內(nèi)，不能對(duì)倒角處裂紋進(jìn)行全體積的覆蓋掃查，即使有裂紋的存在在顯示器上也難以發(fā)現(xiàn)，這樣也會(huì)造成漏檢。

4超聲波檢測(cè)新方法討論與應(yīng)用

4.1 K3探頭在直段檢測(cè)討論與應(yīng)用

（1）選用K3探頭檢驗(yàn)在直段檢測(cè)，超聲束穿過(guò)焊縫，磨削倒角裂紋位于K3探頭掃描聲程范圍內(nèi)，從而達(dá)到對(duì)背頭磨削倒角裂紋的掃查，超聲波儀器顯示屏上可以清楚的顯示倒角裂紋缺陷波，而磨削倒角處無(wú)裂紋時(shí)，磨削倒角不會(huì)與超聲束構(gòu)成幾何反射條件，超聲波儀器顯示屏不會(huì)出現(xiàn)磨削倒角的反射波。

（2）但是這種方法的前提是必須運(yùn)用K2的探頭在直管段側(cè)對(duì)焊縫進(jìn)行全跨距檢測(cè)，保證中焊縫沒(méi)有缺陷導(dǎo)致聲束折射引起波型轉(zhuǎn)換的的影響。

（3）用K3的探頭在直段進(jìn)行掃查時(shí)，用K3探頭掃查時(shí)盡量靠近本側(cè)焊縫邊緣，磨削倒角結(jié)構(gòu)反射信號(hào)遲鈍，而倒角處裂紋反射信號(hào)強(qiáng)烈。

（4）為了提高聲束指向性探頭選用頻率為5MHZ，又由于傳播距較遠(yuǎn)，聲能損失嚴(yán)重，探頭的晶片至少選13×13mm以上。

4.2 小角度縱波斜探頭在彎頭側(cè)檢測(cè)討論與應(yīng)用

（1）由于再熱微量減溫器筒體直段上有測(cè)量再熱器出口溫度的3個(gè)周向分布熱電偶插管，且距離連接焊縫的位置較近，K3探頭在直段上移動(dòng)受到限定，無(wú)法對(duì)彎頭磨削倒角處是否存在裂紋進(jìn)行全范圍的掃查。又由于K3探頭在彎頭掃查，受到曲率的影響和凸臺(tái)倒角干擾波的影響，難以對(duì)彎頭磨削倒角處是否存在裂紋進(jìn)行有效的掃查。

（2）小角度的縱波斜探頭，一般選用較小尺寸的晶片，與彎頭接觸面小，耦合的效果好。作周向和軸向掃查時(shí)，探頭不需要做曲面的修磨。

（2）小角度的縱波斜探頭，發(fā)射縱波，指向性好，干擾回波少，對(duì)彎頭磨削倒角處裂紋回波反射靈敏，判讀簡(jiǎn)單。

（3）在彎頭磨削倒角處裂紋的兩側(cè)放置小角度縱波斜探頭，縱波折射聲束均能與倒角處裂紋構(gòu)成幾何反射條件。而倒角斜臺(tái)結(jié)構(gòu)反射波很低，這樣更利于利用小角度的縱波斜探頭對(duì)倒角處裂紋的檢查。

（4）靈敏度的調(diào)整，在彎頭三通校準(zhǔn)試塊SW-Ⅰ上校驗(yàn)靈敏度，掃查時(shí)增益提高6dB，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，由于彎頭內(nèi)壁存在蒸汽腐蝕，校驗(yàn)靈敏度還可適當(dāng)提高。

（5）為了提高聲束指向性，小角度縱波斜探頭用頻率為5MHZ。由于在彎頭側(cè)對(duì)裂紋檢測(cè)，傳播距較近，聲能損失較小，晶片尺寸9×12mm能滿足檢測(cè)需要。小角度縱波斜探頭折射角度要選大些才能保證縱波聲束與磨削倒角處裂紋形成較強(qiáng)的反射條件，折射角度選為12°為宜。

5結(jié)束語(yǔ)

本試驗(yàn)采用K3探頭和小角度縱波斜探頭對(duì)再熱微量減溫器彎頭磨削倒角處裂紋的檢出為主要目的，因熱疲勞裂紋產(chǎn)生部位變化及彎頭內(nèi)壁磨削加工不規(guī)范，會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果的失真，我們應(yīng)根據(jù)理論知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累對(duì)缺陷的性質(zhì)進(jìn)行鑒別，必要時(shí)可采用TOFD或相控陣進(jìn)行精準(zhǔn)的判斷。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫丙新等火電廠中小徑管道彎頭超聲波探傷方法無(wú)損檢測(cè)（2007）

[2]樊瑞敏等鍋爐減溫器噴水管座內(nèi)壁裂紋超聲波檢測(cè)無(wú)損探傷（2009）

作者簡(jiǎn)介：李久航，工程師，無(wú)損檢測(cè)高級(jí)檢測(cè)人員（RT，UT，MT，PTIII級(jí)），主要從事電站無(wú)損探傷及金屬失效分析工作;聯(lián)系電話：13982081572.E-mail：1278770920@qq.com