无损检测新技术在电站锅炉检测中的作用探讨

作者：孟凡林

来源：《科技资讯》 2013年第36期

孟凡林

(哈尔滨鑫北源电站设备制造有限公司 黑龙江哈尔滨 150300)

摘 要:近几年来,随着电磁技术与声学技术的不断发展,新出现的无损检测技术及仪器也得到了很大发展,而无损检测新技术能够确保电站锅炉运行过程中的安全性。本文主要对超声相控阵、超声导波以及内置旋转式超声波定量检测等新兴起的无损检测技术在电站锅炉中检测中的优点、缺点进行研究分析。

关键词:无损检测 新技术 检测 电站锅炉

中图分类号:TK228 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)12(c)-0115-02

无损检测技术也就是人们日常所说的非破坏性检测,具体指的是,能够在最大限度保持待检测物体原有状态、化学属性等前提下,获取实验或研究所需要的成分、内容、属性之类的物理、化学信息,从而得出被检测对象中是否存在问题与缺陷,并给出准确的信息描述,以实现对被检对象所处技术状态(如合格与否、剩余寿命等)的准确判断。并且随着科技的发展,无损检测出现了很多新技术,在检测的可靠性、全程性、全面性、非破坏性上具有很高的功能。

1 超声相控阵检测技术

它是超声波检测技术的其中一种,其探头是由一组晶片组成,且每个晶片的激发时间能够单独调节,有效控制焦点、声束轴线等各项参数。超声相控阵检测技术能够让超声的波束从一个位置检测出较复杂的几何形状,可以用相控阵的探头取代很多个不同角度的普通探头。但是相控阵系统较复杂,且成本较高,故在工业无损检测的应用中会受到一定的限制。但是随着科学技术的发展,设备成本逐渐降低,超声相控阵检测新技术将会被更广泛地应用在工业无损检测领域中[1]。比如:检测涡轮圆盘、火车轮轴、核电站等,而对锅炉“四管”与集箱连接孔桥的检测,对过热器的超声波探伤检测,能够准确判定其内部是否出现裂纹。但是在集箱引入管孔桥的文职由于再热器管和过热的器官分布很严密,利用普通的超声波检测的过程中,探头不可以按照锯齿形状移动,致使不能实施全面有效的检测,故采用普通超声波检测的话,操作具有一定的难度。而利用相控阵技术,利用软件连续性改变换能器阵列产生的焦距以及波束角度等各种参数,可以对不发生移动探头的焊缝实行全面扫查,提高电站锅炉集箱孔桥位置检测的精确性。

2 超声导波检测新技术

一般情况下,电站锅炉中管道的长度较长,很难在定期检验中保证100%的检验,特别是对四大管道等相关母材的检验,现今只能对焊缝抽检。与此同时,由于电站锅炉中的各种管道、管子布置很复杂,并且某些位置的管子通过常规的检测仪器不能接触到。而新出现的超声导波技术能够很好地解决这些问题,导波作为超声波的一种,在板状介质中传播时,声场会传遍整个厚度,当传播的距离较长时,其衰减也很小,检测过程中不需要对整个板状介质的表层实施扫描[2]。现阶段,我国电站锅炉检测过程中很少利用到这项技术,而通过研究高频超声导波技术在管道检验中应用情况可知,超声导波检测1次的距离能够顺着波束的传播方向达到大约1m,并且检测出缺陷

的位置、大小大体和真实情形相似。如下图1所示,是经扫描过的图像,其中横坐标是探头移动距离,纵坐标是顺着探头放线波束的扫描长度,能够实现探头从线性运动到面的扫描,且缺陷的具体位置与大小从扫描的图像中就可以清晰地读出。当采用导波检测穿越部分的管道时,因为超声导波采用的超声波频率比普通超声波探伤的频率低很多,故这种检测方法的灵敏度较低。在日常检测中,可用超声导进行快速测验,当发现缺陷时,可及时采用传统方法进行补充。

3 内置旋转式超声波定量检测技术

这种技术有可以称为IRIS技术,主要是采用内置式水浸超声脉冲回波检测技术,其检测系统原理如下图2所示。先要在管子中灌满水,把探头放置在管子内部,由探头激发产生的超声波脉冲经过水肿传播以后到达45度声的反射镜中,经过反射以后会到达管子的内壁中,这是会出现一部分超声波在管内壁中发生反射,会声波会顺着原来的传播路线返回,然后被晶片接收。而另外一部分的超声波进入管壁中,但在管外壁发生反射,顺着袁磊的传播路线返回后背晶片吸收,从中可以看到两个反射信号分别是内壁与外壁[3]。每当涡轮旋转一周就会触发一次采集,然后创建一个被检管子截面的B扫描图像,在图像中能够充分显示出内管壁、外管壁的形状以及壁的厚度。当套头深入到管子内部的过程中,不间断的图像会构成管壁的彩色C扫描成像,记录下来后进行分析。这项技术很好地解决了超声波检测过程中出现的缺点。

传统的电站锅炉检测中,通常对水冷壁以及太热的器管都会采用定点检测的方法来检测出管理的腐蚀、磨损情况,但定点检测厚度漏检的概率较大。内置旋转式超声波定量检测技术却完成了对整根管理的完全检测,且检测精度与超声波的检测厚度相同[4]。在检测过程中,利用集箱将探头置于管子内部中进行扫描。但任何事物都有不完美的一面,内置旋转式超声波定量检测技术也一样存在着缺点。(1)必须将探头置于管子内部中才可以检测,且管理内部必须灌满水当作耦合剂;(2)当检测的管子大于90%的转弯时,探头不容易穿过。

此外无损检测新技术还有低频电磁检测技术、超声衍射时差法等。前者主要是利用仪器激发探头在需要检测的管壁中输入较低频率的电磁信号进行检测,一旦发现缺陷,探头收到的信号就会发生改变,然后会按照受到信号的特点定量缺陷。在实际应用过程中,同时结合超声检测厚度,可以对缺陷进行定量复查,提高锅炉管的检测效率与准确性。超声衍射时差法是最近几年出现的一项新技术,主要应用在厚壁焊缝的检测中,对缺陷本身能够精确定量、进行全过程记录,检出率较高。

4 结语

总而言之,电站锅炉作为工业的基础设施,确保其安全正常运行至关重要。在检测电站锅炉的过程中,按照相关标准的规定,科学运用无损检测新技术,能够很好地保障安全性。随着大型电站锅炉的运行,未来将会对无损检测技术提出更高的要求,故必须在完善常规检测方法的基础上,不断开发新的无损检测技术,并且在时间过程中不断完善检测标准,才能满足时代发展的需求。

参考文献

[1]李衍.大厚度容器接管焊接接头的相控阵检测[J].无损检测,2008,30(12):946-949.

[2]杜鹏,张吉堂.超声无损检测技术在矿山机械设备上的应用[J].煤炭技术,2011,2(2):35-36.

[3]巴特,周玉成.无损检测技术在球罐工程质量监督中的应用[J].无损检测,2009,4(11):75-76.

[4]姜斌,萧艳彤,牛卫飞.超声导波技术检测长管拖车气瓶的研究[J].中国特种设备安全,2009(4):3-6.