陳申乾,黃松嶺,趙 偉,任建興
(1.上海電力學(xué)院能源與機(jī)械工程學(xué)院,上海200090; 2.清華大學(xué)電機(jī)系電力系統(tǒng)國家重點實驗室,北京100084)
燃煤鍋爐熱力管道缺陷檢測技術(shù)
陳申乾1,2,黃松嶺2,趙 偉2,任建興1
(1.上海電力學(xué)院能源與機(jī)械工程學(xué)院,上海200090; 2.清華大學(xué)電機(jī)系電力系統(tǒng)國家重點實驗室,北京100084)
作為燃煤電廠三大主機(jī)之一的鍋爐,其穩(wěn)定運(yùn)行直接影響了整個燃煤電廠的安全性,而其中最易發(fā)生事故的鍋爐熱力管道的安全則是重中之重。介紹了水冷壁高溫硫腐蝕、過熱器再熱器高溫腐蝕、省煤器氧腐蝕這三種在鍋爐熱力管道中較為常見的缺陷的形成原理及危害,并重點介紹了可以用于檢測這些缺陷的遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)、漏磁檢測技術(shù)和電磁超聲檢測技術(shù)的原理、研究成果以及各自的優(yōu)缺點。
無損檢測;電磁超聲;管道缺陷;熱力管道;燃煤鍋爐
由于我國的能源主要是以煤炭等化石燃料為主,所以在未來的一段時間內(nèi)火力發(fā)電仍占據(jù)我國電力供應(yīng)的主導(dǎo)地位。因此,占據(jù)了全國總裝機(jī)容量近70%份額的火力發(fā)電廠的安全運(yùn)行與我國電力穩(wěn)定供應(yīng)和居民生活用電的質(zhì)量水平息息相關(guān)。隨著全球能源與環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻,燃煤機(jī)組逐漸趨向于高參數(shù)的超臨界及超超臨界機(jī)組。但是隨著燃煤機(jī)組容量的增大,對機(jī)組管道及設(shè)備的材料性能、生產(chǎn)能力及運(yùn)行管理水平提出了更高的要求。在電廠設(shè)備中,鍋爐占據(jù)了重要地位,與汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)共稱為電廠的“三大主機(jī)”[1],是整個燃煤電廠的能量來源,其運(yùn)行的穩(wěn)定性直接影響整個燃煤電廠系統(tǒng)的安全。
鍋爐被稱為蒸汽發(fā)生器,是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備,應(yīng)用范圍極其廣泛,由于其運(yùn)行條件十分惡劣,且長期受到水蒸氣與爐水等的沖刷與腐蝕,需要定期對其進(jìn)行檢測與維護(hù),否則一旦發(fā)生安全事故,就會影響設(shè)備的正常運(yùn)行,甚至發(fā)生爆炸,造成人員傷亡等惡性事件。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計,在目前所發(fā)生的鍋爐事故中,爐內(nèi)熱力管道(過熱器管、再熱器管、水冷壁管、省煤器管)事故占了2/3左右[2]。而隨著鍋爐壓力及容量的增加,管道事故的發(fā)生率也隨之上升。大型燃煤電廠的過熱器出口蒸汽壓力為27 MPa,溫度等級為560℃左右,已經(jīng)達(dá)到了超超臨界參數(shù)[3];亞臨界參數(shù)的燃煤機(jī)組,其過熱器出口蒸汽壓力為18 MPa,溫度等級也達(dá)到了550℃,可見鍋爐熱力管道需要承受巨大的壓力,因此加強(qiáng)生產(chǎn)、安裝及運(yùn)行過程中對鍋爐熱力管道的檢測對于燃煤電廠的安全運(yùn)行至關(guān)重要。
筆者分析了引起鍋爐熱力管道事故的主要缺陷形成機(jī)理,簡單介紹了應(yīng)用于燃煤鍋爐熱力管道的遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)、漏磁檢測技術(shù)及電磁超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)的原理及研究成果。
一般來說,電站鍋爐內(nèi)的多種熱力管道包括省煤器、水冷壁、過熱器、再熱器等,由于工況不同,在長期運(yùn)行過程中會出現(xiàn)不同的缺陷,為了提高檢測的精確性,有必要了解熱力管道的主要缺陷。
1.1 水冷壁管高溫腐蝕
水冷壁管材料一般為20G鋼,鍋爐壓力在14 MPa以上時也有部分水冷壁管材料為Cr-Mo合金鋼,如12Crl Mo V[4]。管徑與鍋爐的類型有關(guān),自然循環(huán)鍋爐水冷壁管外徑大多為50~82 mm,強(qiáng)制循環(huán)鍋爐與直流鍋爐水冷壁管外徑通常為20~61 mm。電站鍋爐水冷壁管的常見缺陷有鼓包、過熱爆管、腐蝕、磨損、開裂等,其中最易發(fā)生的是腐蝕,而在水冷壁管腐蝕中最常出現(xiàn)且危害最大的是高溫硫腐蝕。
高溫硫腐蝕中的硫主要來自煤粉中的黃鐵礦(FeS2)在爐膛內(nèi)融化,其中未進(jìn)行充分燃燒的部分會回落至水冷壁表面,如果衛(wèi)燃帶自身存在一定的缺陷或者開裂,FeS2顆粒就有可能直接附著在水冷壁管管壁上。FeS2受熱分解,以及煙氣中的H2S與SO2反應(yīng)均會產(chǎn)生游離態(tài)的硫原子,水冷壁管管壁溫度通常在400℃左右,在這個溫度下游離態(tài)的硫原子會與鐵發(fā)生硫化作用。
最后形成的硫化亞鐵是一種多孔結(jié)構(gòu)的物質(zhì),使得腐蝕可以沿管壁內(nèi)部延伸,并會在高溫狀態(tài)下繼續(xù)氧化,最終產(chǎn)物如圖1所示,反應(yīng)不斷進(jìn)行時,水冷壁管管壁就會不斷發(fā)生腐蝕減薄[5],當(dāng)厚度降低到一定值后將會引起水冷壁管的爆管。
1.2 過熱器再熱器腐蝕
在電站鍋爐中,過熱器管與再熱器管也是鍋爐事故多發(fā)的管道,由于其長期處于1 000℃的煙氣中,管內(nèi)為450~650℃的過熱蒸汽[6],這些管道通常采用耐高溫的優(yōu)質(zhì)低碳鋼和各種鉻鉬合金鋼等材料,過熱器管外徑通常為30~60 mm。而事故主要是由管道的磨損、沖蝕、氧化皮剝落堆積等原因引起的,而其中造成氧化皮剝落的原因就是管道的還原性腐蝕及氯腐蝕[7]。
圖1 剝落的腐蝕產(chǎn)物
還原性腐蝕及氯腐蝕均會與管壁上的氧化皮發(fā)生反應(yīng),使其失去對管壁的保護(hù)作用。還原性氣氛的形成主要是由于煤粉的不充分燃燒導(dǎo)致的局部缺氧。
而氯腐蝕中的氯主要是以氯化鈉的形式與水、二氧化硫等反應(yīng)生成氯化氫,再與管壁氧化皮發(fā)生反應(yīng)。
當(dāng)以上的反應(yīng)發(fā)生后,管壁表面的氧化皮被破壞脫落,腐蝕性氣體會直接與管壁接觸,使得腐蝕更為嚴(yán)重。
1.3 省煤器腐蝕
省煤器主要用于吸收低溫?zé)煔獾臒崃?通常采用外徑為30~50 mm的碳鋼或鑄鐵管作為排氣管道,降低煙氣的排煙溫度。而引起鍋爐省煤器事故的主要缺陷為氧腐蝕、低溫腐蝕和磨損,這里主要介紹氧腐蝕與低溫腐蝕。
1.3.1 省煤器氧腐蝕
在鍋爐給水通過省煤器管時,給水中存在的氧會與鐵發(fā)生反應(yīng),生成鐵的氧化物Fe2O3與Fe3O4,這就形成了氧腐蝕。給水溫度越高越容易發(fā)生省煤器管內(nèi)氧腐蝕,但由于水中氧的不斷消耗,高溫管段的腐蝕程度反而低于低溫管段,氧腐蝕最后在管壁形成的是點狀腐蝕坑,氧腐蝕外觀如圖2所示。
1.3.2 省煤器低溫腐蝕
低溫腐蝕主要是由于煤中的硫燃燒生成二氧化硫,與水蒸氣形成硫酸蒸汽進(jìn)入省煤器的低溫受熱面,蒸汽在溫度較低的受熱面上發(fā)生凝結(jié)而造成腐蝕,因此也稱為硫酸腐蝕,通常也會出現(xiàn)在空氣預(yù)熱器上。
燃料中的硫含量越高,導(dǎo)致燃燒時產(chǎn)生的二氧化硫就越多,越易導(dǎo)致低溫腐蝕;燃燒時的過量空氣系數(shù)越大也會使得腐蝕更加嚴(yán)重;鍋爐的給水溫度也會影響低溫腐蝕的發(fā)生,給水溫度越低,省煤器壁溫越低,越容易產(chǎn)生低溫腐蝕。
注意控制低溫腐蝕的影響因素[8],有助于減少省煤器管道腐蝕的發(fā)生。
圖2 氧腐蝕外觀
針對以上燃煤鍋爐熱力管道的缺陷,需要及時進(jìn)行熱力管道的缺陷檢測。燃煤鍋爐熱力管道的無損檢測是在不破壞管道的前提下,對各熱力管道表面及內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測。隨著鍋爐容量的增加,對鍋爐熱力管道的性能及安全要求也在逐步增加[9]。目前研究應(yīng)用較多的是遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)、漏磁檢測技術(shù)及電磁超聲檢測技術(shù)等。
2.1 遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)
遠(yuǎn)場渦流檢測原理如圖3所示,探頭由激勵線圈和檢測線圈構(gòu)成,檢測線圈與激勵線圈相距約二倍管內(nèi)徑的長度,激勵線圈通以低頻交流電,檢測線圈能拾取發(fā)自激勵線圈穿過管壁后又返回管內(nèi)的渦流信號,從而有效地檢測鍋爐熱力管道的內(nèi)、外壁缺陷和管壁的厚薄情況。
2.1.1 研究現(xiàn)狀
遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)自1951年美國MACLEAN[10]針對遠(yuǎn)場渦流試驗申請的“Apparatus for magnetically measuring thickness of ferrous pipe”專利開始進(jìn)行研究;直至2000年,ASTM頒布了Standard Practice for In Situ Examination of Ferromagnetic Heat-Exchanger Tubes Using Remote Field Testing標(biāo)準(zhǔn),遠(yuǎn)場渦流技術(shù)自此成為一項有效的管道無損檢測技術(shù)。
圖3 遠(yuǎn)場渦流檢測原理
圖4 F308-12Ch-0022的外置式探頭外觀
我國自20世紀(jì)90年代起才開始對遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)進(jìn)行研究,起步較晚,目前已有南京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)、上海核工業(yè)無損檢測中心等單位對遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)進(jìn)行了深入的研究[11-13];王雪等[14]采用型號為F308-12Ch-0022的外置式探頭及Ferroscope 308遠(yuǎn)場渦流檢測系統(tǒng)針對電站鍋爐水冷壁腐蝕進(jìn)行了遠(yuǎn)場渦流檢測,該外置式探頭外觀如圖4所示;王德新等[15]利用渦流技術(shù)研制了一條針對鍋爐鋼管的渦流檢測自動線;金南輝等[16]采用遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)對電廠的水冷壁管進(jìn)行了實際檢測,且能夠準(zhǔn)確得到管壁腐蝕缺陷信號;任海燕等[17]對一套針對鍋爐水冷壁腐蝕的單通道低頻渦流檢測設(shè)備進(jìn)行了三維仿真計算分析,證實了其可行性;唐麗芳等[18]就對遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)在檢測電站鍋爐水冷壁管的應(yīng)用方面進(jìn)行了探究;王小聰?shù)萚19]也對垃圾發(fā)電鍋爐水冷壁管的遠(yuǎn)場渦流實際檢測進(jìn)行了分析,能夠準(zhǔn)確檢測出管道中腐蝕坑及管壁的減薄,這項技術(shù)在鍋爐熱力管道上的應(yīng)用已日趨成熟。多通道外置式探頭及實際檢測裝置如圖5所示。
圖5 多通道外置式探頭及實際檢測裝置
2.1.2 技術(shù)優(yōu)勢及其局限性
采用遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)在檢測鍋爐熱力管道外壁缺陷與內(nèi)壁缺陷時具有相同的靈敏度;管壁厚度與檢測信號相位近似成正比,缺陷易于分辨;受提離效應(yīng)影響很小,可以節(jié)省清潔時間;具有常規(guī)渦流檢測的非接觸與快速的優(yōu)點。
遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)對測試環(huán)境具有較好的適應(yīng)性,但由于鍋爐熱力管道中存在較多的彎頭及管板區(qū)域,這些區(qū)域?qū)h(yuǎn)場渦流檢測的信號會產(chǎn)生較大影響。此外,由于鍋爐熱力管道的特殊性,檢測人員很難到達(dá)被測管道位置,通常只能采用自動爬行機(jī)器人代替人工進(jìn)行檢測,而渦流檢測探頭移動時產(chǎn)生的噪聲等會直接影響到結(jié)果的準(zhǔn)確性,這些都體現(xiàn)了遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)的局限性。
從該技術(shù)在鍋爐熱力管道缺陷檢測的應(yīng)用及局限性來看,遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)主要需要解決以下問題:① 提高遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)對不同腐蝕缺陷的靈敏度。由于鍋爐熱力管道中的腐蝕類型較多,因此加強(qiáng)遠(yuǎn)場渦流對不同腐蝕的檢測能力決定了遠(yuǎn)場渦流技術(shù)在熱力管道缺陷檢測中的應(yīng)用;② 研究降低檢測過程中支撐板及磁導(dǎo)率不均等干擾因素的方法。由于熱力管道的結(jié)構(gòu)及加工條件不同,部分管段的支撐結(jié)構(gòu)會對檢測信號產(chǎn)生較大影響,降低甚至消除這些影響能極大提高遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)對鍋爐熱力管道缺陷的檢測能力。
2.2 漏磁檢測技術(shù)
漏磁檢測技術(shù)是建立在鐵磁性材料的高磁導(dǎo)性這一特性之上的[20],鍋爐熱力管道均采用鐵磁性材料,且管壁相對較薄,很適合采用漏磁檢測方法進(jìn)行缺陷掃查,原理如圖6所示,鐵磁性材料被磁化后,若試件表面或近表面存在缺陷,會在其表面形成漏磁場,利用檢測探頭產(chǎn)生感應(yīng)信號,并經(jīng)過濾波、放大及軟件分析處理后即可得到缺陷的信息。
圖6 漏磁檢測技術(shù)原理
2.2.1 研究現(xiàn)狀
自20世紀(jì)70年代開始,漏磁檢測就廣泛應(yīng)用于各種管道及板材的檢測中[21],1965年,美國Tubecope Vetco國際公司采用漏磁檢測裝置Linalog首次進(jìn)行了管內(nèi)檢測,開發(fā)了Wellcheck井口探測系統(tǒng),能可靠地探測到管材內(nèi)外徑上的腐蝕坑、橫向傷痕和其他類型的缺陷[22]。
80年代后國內(nèi)也開始了關(guān)于漏磁檢測技術(shù)的研究,并開始應(yīng)用于鍋爐管道的檢測中。2005年,華中科技大學(xué)宋小春等[23-24]采用了漏磁檢測技術(shù)檢測鍋爐水冷壁管內(nèi)外缺陷,并成功研制了一套無損檢測設(shè)備,水冷壁管漏磁檢測機(jī)器人試驗現(xiàn)場如圖7所示。張海兵等[25]利用虛擬儀器等設(shè)備搭建了漏磁檢測系統(tǒng)及漏磁信號采集與分析平臺,并成功驗證了漏磁檢測技術(shù)對于鍋爐熱力管道缺陷檢測的適用性。天津機(jī)械研究所的張重陽等[26]利用漏磁檢測技術(shù)對鍋爐的水冷壁管件進(jìn)行了檢測分析,成功獲取了實際缺陷信號。近年來,隨著我國對漏磁檢測的深入研究,漏磁檢測技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。
圖7 水冷壁管漏磁檢測機(jī)器人試驗現(xiàn)場
2.2.2 技術(shù)優(yōu)勢及其局限性
由于漏磁檢測技術(shù)的性質(zhì),將漏磁檢測技術(shù)應(yīng)用于鍋爐熱力管道缺陷檢測中有如下優(yōu)點:探頭與管道表面無需接觸,探頭與鋼管外表面之間的間隙變化對檢測結(jié)果影響很小;被檢鋼管內(nèi)外表面的缺陷檢測靈敏度相同;對鋼管均勻減薄、漸變減薄都有較高的檢測靈敏度;探頭檢測速度對檢測結(jié)果無必然影響;鋼管內(nèi)介質(zhì)對檢測結(jié)果無影響;可以現(xiàn)場實時對缺陷進(jìn)行定位、定量和定性。
漏磁檢測技術(shù)的廣泛應(yīng)用,與其成本低、無需耦合、對檢測環(huán)境要求較低,易于實現(xiàn)自動化檢測[27-28]等優(yōu)點分不開,但是鍋爐熱力管道外壁通常存在各種涂層及灰塵堆積,以及管道表面的粗糙度均會影響檢測結(jié)果的精確度,其中熱力管道普遍存在的氧化皮及鐵銹等雜物還會產(chǎn)生偽信號[29],從而影響檢測結(jié)果。由于熱力管道的復(fù)雜性,若是采用漏磁檢測技術(shù),必須研制出可以沿管壁爬行的檢測設(shè)備,這使得檢測要求進(jìn)一步提高,增加了檢測的難度。此外,鍋爐熱力管道中的彎頭及管板區(qū)域也會使得檢測精度進(jìn)一步下降,這些因素均會影響其在鍋爐熱力管道上的檢測能力。
2.3 電磁超聲檢測技術(shù)
電磁超聲檢測技術(shù)是近年來發(fā)展的無損檢測方法,同樣適用于檢測上述鍋爐熱力管道缺陷,電磁超聲檢測原理如圖8所示,主要是通過在永磁場中的線圈在脈沖電壓的作用下產(chǎn)生電磁場,繼而在被測管道表面感生出渦流,在洛侖茲力或磁致伸縮力的作用下使被測件內(nèi)部質(zhì)點產(chǎn)生振動,再利用接收換能器接收質(zhì)點的振動,將振動轉(zhuǎn)換成電壓信號,通過分析電壓信號的波形即可完成檢測。
圖8 電磁超聲檢測原理
2.3.1 研究現(xiàn)狀
在20世紀(jì)初,國外已有對于電磁超聲檢測技術(shù)的研究。JAFARI等[30]首次提出了電磁超聲換能器驅(qū)動方程,并將其應(yīng)用于磁和聲場方程的磁矢勢和聲波質(zhì)點位移矢量計算推導(dǎo),隨后眾多學(xué)者對各種金屬材料進(jìn)行了大量的超聲試驗研究[31-32]。后來逐漸將電磁超聲檢測技術(shù)應(yīng)用于鍋爐管道的缺陷檢測中,GORI等[33]率先對電磁超聲技術(shù)在鍋爐換熱管道缺陷檢測適用性進(jìn)行了分析,并對實際管道進(jìn)行了試驗研究,得到了一定成果。
國內(nèi)對于此技術(shù)的相關(guān)研究起步較晚,華中科技大學(xué)的尚艷偉等[34]將漏磁檢測技術(shù)與電磁超聲檢測技術(shù)相結(jié)合,研制了一套針對鍋爐水冷壁管缺陷檢測裝置,并對其進(jìn)行了仿真分析;丘國平等[35]研究了利用電磁超聲檢測技術(shù)對電站鍋爐水冷壁的缺陷進(jìn)行了實際檢測,能夠準(zhǔn)確獲得管道的缺陷信號。
2.3.2 技術(shù)優(yōu)勢及其局限性
電磁超聲技術(shù)具有不需要耦合劑、耐高溫、非接觸的優(yōu)點,使其可以在多種惡劣環(huán)境下工作,且其對被測件表面要求不高,適用于表面狀況較為復(fù)雜的鍋爐熱力管道,可實現(xiàn)對缺陷管道進(jìn)行長距離或環(huán)境較復(fù)雜(如高溫、含包覆層等)的區(qū)域[36]的檢測。與遠(yuǎn)場渦流和漏磁檢測技術(shù)不同的是,電磁超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)不需要探頭的移動即可對一段較長距離的管道進(jìn)行檢測,這個特性使得對某些檢測人員無法到達(dá)部位的檢測更為便捷。
但該技術(shù)目前還存在信噪比差、轉(zhuǎn)換效率低[37]等缺點,在針對熱力管道缺陷進(jìn)行檢測時容易受到外部磁場及噪聲干擾,影響了檢測的準(zhǔn)確性,這些因素限制了其對鍋爐熱力管道等其他復(fù)雜環(huán)境下的管道檢測能力。
(1)燃煤鍋爐不同熱力管道的運(yùn)行環(huán)境不同,介質(zhì)也不同,所形成的管道缺陷也不同,影響檢測準(zhǔn)確性的因素也不同,辨別管道缺陷與管壁氧化皮及鐵銹等雜物的區(qū)別對提高檢測精度有重要的作用。
(2)鍋爐熱力管道存在大量彎頭及管板區(qū)域,如何精確檢測這些部位的缺陷需要進(jìn)行深入的研究。
(3)由于鍋爐構(gòu)造的復(fù)雜性和危險性,為確保檢測人員的安全及便捷,需要實現(xiàn)檢測系統(tǒng)的自動化,且目前對于鍋爐管道的缺陷檢測只能在鍋爐停機(jī)維護(hù)時進(jìn)行,無法實時對管道進(jìn)行監(jiān)測,研制針對鍋爐熱力管道的在線檢測系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)管道損傷,大幅降低事故發(fā)生幾率。
(4)目前的缺陷檢測技術(shù)通常只能分析出缺陷存在與否和其種類,而對缺陷的量化及成像則仍是一大難題,將缺陷以直觀的方式顯示出來,可以更好地對出現(xiàn)缺陷的管段進(jìn)行維護(hù)或更換。
(1)遠(yuǎn)場渦流檢測不需與被測件接觸,無需對被測管道表面進(jìn)行處理,較易實現(xiàn)自動化,但需要將檢測探頭置入管道內(nèi)部,由于熱力管道性質(zhì),部分管段無法進(jìn)行檢測,且檢測結(jié)果易被探頭移動時產(chǎn)生的噪聲影響。
(2)漏磁檢測技術(shù)檢測效率較高,較易實現(xiàn)自動化,但對被測件表面狀況要求較高,需要對表面進(jìn)行預(yù)處理,并由于其磁化裝置較大,針對結(jié)構(gòu)緊密的鍋爐熱力管道可能存在局限性。
(3)電磁超聲檢測技術(shù)無需耦合劑、非接觸、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng),適用于長距離的管道檢測,但外部磁場及噪聲易影響其試驗結(jié)果,信噪比差,電磁超聲換能器轉(zhuǎn)換效率低。
針對鍋爐熱力管道缺陷的檢測目前還存在的問題及發(fā)展趨勢是:① 檢測精度的提高以及對雜質(zhì)的分辨;②自動化檢測系統(tǒng)及在線監(jiān)測系統(tǒng)的研制;③對缺陷的量化及成像。
[1] 黃偉.鍋爐“四管”爆漏原因分析及防爆措施[J].湖南電力,1999(5):20-24.
[2] 楊震.電站鍋爐爐管失效機(jī)理和提高可靠性的措施[J].鍋爐技術(shù),2001,32(12):1-7.
[3] 朱寶田,苗廼金,雷兆團(tuán),等.我國超超臨界機(jī)組技術(shù)參數(shù)與結(jié)構(gòu)選型的研究[J].熱力發(fā)電,2005,34 (7):1-6.
[4] 周穎馳.鍋爐水冷壁高溫腐蝕原因分析及對策[J].熱力發(fā)電,2013,42(7):138-141.
[5] 羅偉光,鞠振福.火電廠鍋爐水冷壁高溫腐蝕及防護(hù)[J].電力建設(shè),2000,21(11):57-58.
[6] 黃鑫,丁克勤,趙軍.電站鍋爐過熱器管失效規(guī)律研究[J].失效分析與預(yù)防,2012,7(4):217-220.
[7] 李安娜.超超臨界鋼煙側(cè)腐蝕研究[D].大連:大連理工大學(xué),2013.
[8] 雷聲輝,孫奉仲,史月濤,等.大型電站鍋爐省煤器爆管的分析與處理[J].華東電力,2004,32(10):39-41.
[9] 李兵,沈功田,周裕峰,等.電站鍋爐無損檢測技術(shù)[J].無損檢測,2006,28(8):426-430.
[10] MACLEAN W R.Apparatus for magnetically measuring thickness of ferrous pipe:US,US2573799 [P].1951-11-06.
[11] 司家屯,孫雨施.渦流遠(yuǎn)場現(xiàn)象的有限元分析.南京航空學(xué)院科技報告[R].南京:南京航空學(xué)院,1990:1-13.[12] 劉德鎮(zhèn),劉瑛.遠(yuǎn)場渦流技術(shù)及國內(nèi)外進(jìn)展[J].山東工業(yè)大學(xué)學(xué)報,1998,28(2):191-194.
[13] DL/T 883-2004 電站在役給水加熱器鐵磁性鋼管遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)導(dǎo)則[S].
[14] 王雪,李秦,趙吉鵬,等.遠(yuǎn)場渦流技術(shù)在電站鍋爐檢驗中的應(yīng)用[J].中國特種設(shè)備安全,2014(12):25-28.
[15] 王德新.高壓鍋爐用無縫鋼管渦流自動探傷[J].鍋爐技術(shù),1997(1):25-28.
[16] 金南輝,成德芳,牟彥春.電站鍋爐水冷壁管遠(yuǎn)場渦流檢測[J].中國特種設(shè)備安全,2008(7):54-57.
[17] 任海燕.水冷壁管腐蝕低頻渦流檢測的仿真研究[D].太原:中北大學(xué),2009.
[18] 唐麗芳,劉慶峰,種玉寶.遠(yuǎn)場渦流技術(shù)在鍋爐水冷壁管檢測中的應(yīng)用[J].石油化工設(shè)備,2010,39(增刊1):55-57.
[19] 王小聰,黎華,李茂東,等.遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)在垃圾發(fā)電鍋爐水冷壁檢測中的應(yīng)用分析[J].無損檢測, 2012,34(10):75-77.
[20] 康宜華,武新軍.磁性無損檢測技術(shù)的分類[J].無損檢測,1999,21(2):58-60.
[21] 林俊明.漏磁檢測技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀研究[J].無損探傷,2006,30(1):1-6.
[22] TOMAIUOLO F G,LANG J G.Method and apparatus for non-destructive testing of magnetically permeable bodies using a first flux to saturate the body and a second flux opposing the first flux to produce a measurable flux:US,US4495465[P].1985-01-22.
[23] 宋小春.水冷壁管機(jī)械化無損檢測方法與裝備[D].武漢:華中科技大學(xué),2005.
[24] 宋小春,康宜華,武新軍.水冷壁管漏磁/超聲無損檢測機(jī)器人設(shè)計[J].無損檢測,2005,27(1):17-20.[25] 張海兵.基于虛擬儀器的鍋爐管道漏磁檢測系統(tǒng)的研究[D].武漢:湖北工業(yè)大學(xué),2009.
[26] 張重陽.漏磁技術(shù)在蒸汽鍋爐水冷壁檢測中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2010,33(19):139-140.
[27] 汪友生,徐小平,沈蘭蓀.鐵磁材料的漏磁檢測[J].電子測量與儀器學(xué)報,2000,14(3):45-48.
[28] 楊理踐,馬鳳銘,高松巍.管道漏磁在線檢測系統(tǒng)的研究[J].儀器儀表學(xué)報,2004,25(增刊1):1052-1054.[29] 李光海,劉時風(fēng),沈功田.壓力容器無損檢測——漏磁檢測技術(shù)[J].無損檢測,2004,26(12):638-642.
[30] JAFARI R,KONRAD A,SINCLAIR A N.The governing electrodynamic equations of electromagnetic acoustic transducers[J].Journal of Applied Physics,2005,97(10):102-105.
[31] GRIMES C C,BUCHSBAUM S J.Interaction between helicon waves and sound waves in potassium [J].Physical Review Letters,1964,12(13):357-360.
[32] HOUCK J R,BOHM H V,MAXFIELD B W,et al.Direct electromagnetic generation of acoustic waves [J].Physical Review Letters,1967,19(5):224-227.
[33] GORI M,GIAMBONI S,D′ALESSIO E,et al.Guided waves by EMAT transducers for rapid defect location on heat exchanger and boiler tubes[J].Ultrasonics,1996,34(s2):311-314.
[34] 尚艷偉.鍋爐水冷壁管漏磁與電磁超聲復(fù)合檢測系統(tǒng)研制[D].武漢:華中科技大學(xué),2012.
[35] 丘國平,張曰濤,王曉林,等.電站鍋爐水冷壁鋼管腐蝕電磁超聲檢測方法研究[J].黑龍江電力,2013, 35(3):239-242.
[36] 朱紅秀,吳淼,范弘,等.鋼管的電磁超聲無損檢測技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2003,31(12):51-53.
[37] 張曉春,劉春生,李海寶.電磁超聲無損檢測技術(shù)及其應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械,2002(2):69-70.
Defect Detection Technology of Thermal Pipeline in Coal Fired Boiler
CHEN Shen-qian1,2,HUANG Song-ling2,ZHAO Wei2,REN Jian-xin1
(1.College of Energy and Mechanical Engineering,Shanghai University of Electric Power,Shanghai 200090,China; 2.State Key Laboratory of Power Systems,Deptartmet of Electrical Engineering,Tsinghua University,Beijing 100084,China)
As one of the three main units of coal-fired power plant,the stable operation of the boiler affects the safety of the whole coal-fired power plant directly,and the safety of the thermal pipeline is the most important, where accidents occur frequently.This paper introducesforming mechanism and harm of the three kinds of the defects which are common in the thermal pipeline:water wall sulfur corrosion,superheater and reheater corrosion, economizeroxygen corrosion.Also introduced in the paper are the technique principle,research results,advantages and disadvantages of the detection technology which can be used to detect these defects emphatically like the far field eddy current testing technology,leakage magnetic detection technology and the electromagnetic ultrasonic testing.
Nondestructive testing;Electromagnetic ultrasonic;Pipeline defect;Thermal pipeline;Coal fired boiler
TG115.28
:A
:1000-6656(2017)01-0042-06
10.11973/wsjc201701011
2016-04-20
上海市科委能力建設(shè)計劃資助項目(15110501000)
陳申乾(1992-),男,碩士研究生,主要研究方向為電廠無損檢測。
黃松嶺,E-mail:huangsling@tsinghua.edu.cn。