浅谈锅炉承压管道无损检测技术现状及发展

摘要：随着科技不断进步，锅炉制造业得到了迅猛发展，集中体现为体积不断减小，热效率、热负荷以及工作参数都不断提高。这不仅对制造锅炉的材料提出了更高的要求，也使得对锅炉的日常管理和检测维修工作越来越重要。本文通过简要介绍锅炉承压管道系统及相关无损检测技术，进而对承压管道无损检测技术的现状及未来发展趋势进行分析预测，为相关检测技术人员提供一定指导作用。

关键词：锅炉承压管道、无损检测技术、现状、发展、浅析

中图分类号：C35 文献标识码： A

一、前言

锅炉是火力发电厂的三大主机之一，是能源转化的场所，是整个火力发电的能源入口，其经济性与安全运行直接影响整个火力发电系统的经济性和安全性。而锅炉是由“锅”和“炉”两部分组成。“锅”包括过热器、再热器、水冷壁、省煤器等设备；“炉”包括炉膛和空气预热器等。大型火力发电厂的过热器出口蒸汽参数一般为超超临界参数，其压力和温度等级为27MPa/550℃；亚临界参数的燃煤机组，其过热器出口蒸汽压力和温度等级也达到了18MPa/550℃。而锅炉内省煤器进口的给水压力高于其出口压力，可见锅炉内的设备和管道要承受很大的压力。一旦承担管道出现故障，轻则影响锅炉运行，重则造成较大的设备损坏或者人员伤亡的事故，危害性极大，锅炉承压管道的安全与否严重影响火力发电厂的安全性和经济性。因此为了确保锅炉设备的正常安全运行， 在锅炉装置设计、制造、施工安装及定期检验的整个系统流程中， 需要通过某些特定的措施（非破坏性的）或检测方法来发掘潜在的安全隐患， 提前对设备的质量进行控制。这类控制过程中，无损检测技术发挥着巨大的作用。

二、锅炉承压管道简介

火力发电厂中的锅炉承压管道主要是指利用压力传输高温蒸汽或液体的管状设备。其传输的压力一般都大于标准大气压，工作温度在液体沸点以上，且承压管道直径大于 25mm。锅炉承压管道包括省煤器给水入口到水冷壁、过热器、再热器等所有的连接管道和加热设备。根据有关数据显示，火力发电厂热力事故中锅炉占60%左右，其中锅炉事故的65%左右是“四管”爆破事故。美国的火力发电厂事故中热力发电设备可用率低的主要原因也是锅炉管道损伤。因此，在锅炉压力管道制造、安装及运行中定期对管道进行无损检测，预知管道中存在的隐患，及时进行处理和补救，是确保热力发电设备尤其是电站锅炉的经济性和安全可靠运行的有效手段，具有十分重要的意义。

三、无损检测技术简介

无损检测技术即非破坏性检测，是借助于物理手段，在不破坏待检测物质原来的状态、使用性能的前提下，将待检测对象中存在的缺陷或不均匀性检测出来，并给出缺陷的具体位置、面积、性质和量等信息。常用的无损检测方法有：射线照相检验（RT）、超声检测（UT）、磁粉检测（MT）和液体渗透检测（PT） 四种。其他无损检测方法有：涡流检测（ET）、声发射检测（AT）、热像/红外（TIR）、泄漏试验（LT）、交流场测量技术（ACFMT）、漏磁检验（MFL）、远场测试检测方法（RFT）、超声波衍射时差法（TOFD）等。无损检测有如下特点：

非破坏性：无损检测技术在做问题检测时可以保证被检测物质的使用性能，不会损害检测对象。

全面性：无损检测可以实现 100%检测，是相对于破坏性检测的优势。

全程性：无损检测不像破坏性检测只适用于对原材料检测，如机械工程中的拉伸、压缩、弯曲等，这样必然破坏了被检测对象原由的性能或是状态，而无损检测恰好可以保证原材料的使用性能，所以它可以对生产原用材料、生产中间环节、最终成品进行全程检测，还可以对正在运行的设备进行检测，这体现了无损检测的全程性和非破坏性。

四、锅炉承压管道无损检测技术现状

考虑到锅炉的承压管道主要由连接过热器、再热器、水冷壁和省煤器的各管道及加热设备组成，因此这些设备的质量好坏对锅炉的安全运行至关重要。从这些管道的制造开始，我们就要开始严把质量关，对加工过程中产生的工伤及受损情况进行检测，对质量达不到要求的零部件坚决不能采用。另外，考虑到零件在组装过程中的焊缝、接口等也会对管道的承压能力造成影响。因此，组装后还要对其进行无损检测。只有将检测工作落实到承压管道加工制造、组合装配、工作运行中的每一环节，我们才能确保锅炉的安全稳定运行。其具体内容包括以下几方面内容：

1、锅炉承压管道制造过程中的无损检测技术

目前锅炉承压管道广泛采用的是无缝管。这种管道在制造过程中如果采用常规方法对受损情况进行检测是相当不易的。但是利用超声波探伤技术就能高效快捷的实现加工过程中的无损检测。对于一些有缝管的探伤，考虑到焊缝或接口的物理特性各有差异，相应的检测方式也不相同。目前主要采用射线、超声波、磁粉和渗透检测的方式进行。

2、锅炉承压管道安装过程中的无损检测技术

由于锅炉装置的零部件多、结构复杂，因此对它的装配工作难度大、要求高。并且考虑到零部件的安装位置，结合方式对承压管道的密封性，承压能力，工作参数等影响巨大，有必要在安装过程中进行相应的无损检测以提高装配质量。目前，广泛应用于装配过程中的无损检测技术主要有目视检测、表面检测、射线检测、超声检测和定量光谱分析等检测技术。

3、锅炉承压管道运行中的无损检测技术

对锅炉承压管道在工作运行中的伤痕、裂缝等进行检测一直以来都是一个难题。许多重大安全事故，如果事先能提前侦测出受损部位进而进行补救，就能避免发生。利用无损检测技术，现在我们能方便快捷的对承压管道的损伤情况进行检测而不影响其正常工作运转，这对锅炉安全的维护意义重大。目前常见的无损检测技术有宏观检查、硬度测定、厚度测定、表面渗透检测、表面磁粉检测、超声检测、金相检测及射线检测。另外还会用到化学成分定量光谱分析、涡流检测、红外热成像检测等较为先进的检测技术

五、锅炉承压管道无损检测技术发展方向

锅炉承压管道的无损检测技术作为一种高效便捷的损伤检测方式，代表着未来的发展趋势。其中的超声波检测、射线透射检测等无损检测技术由于具有可操作性强、适用面广及副作用小等诸多优势，已成为主流的无损探伤方式。但是，在实际应用中，由于检测对象的多样性，检测环境的复杂性及检测过程的不稳定性等会对检测结果造成影响。而且，一定条件下其探伤精度及探测深度达不到使用要求。因此，未来的无损检测技术应该朝着智能化、自动化、精确化方向发展。更多的依靠计算机对损伤部位实现自动识别、自动分析；同时能根据环境、对象的负反馈信号，对检测方式、检测部位及检测系统相关参数进行调节；检测完后能对检测过程及结果进行自动校核评价，以最大程度提高检测的准确度。此外，随着火力发电站机组寿命不断延长，无损检测技术在确保热力设备安全经济运行方面的作用越来越重要。除了不断开展常规检测以外，还应该积极开发和研究并且推广新的检测技术，不断提高检测的效率、准确性并且扩大检测范围。

六、结束语

综上所述，锅炉承压管道无损检测技术在很大程度上预防了锅炉承压管道泄漏事故的发生频率，从起初承压管道的制造、安装到后期的运行都能够快速有效的做出判断和检测，随着火力发电站机组设备寿命的不断延长，无损检测技术将会在日后保证热力设备有效安全运行方面的作用变得越来越重要，积极研究开发新的检测技术将会被作为日后长远的发展目标。