锅炉受热面管超声波检测典型缺陷波形解析

锅炉受热面管超声波检测典型缺陷波形解析

孔尹

云南宏宥工程检测科技有限公司，云南 昆明 650000

摘要：在现代发展中，经统计可以看出，在锅炉的大小事故中，因为各种受热面管而造成的事故约占总事故数的60%左右，远远大于其他事故因素的总和。因此，做好锅炉受热面管的超声波检测及其典型缺陷的波形解析是十分有必要的，这种原因的分析以及相应解决措施的实施能够有效降低锅炉受热面管事故的发生率，同时也为锅炉受热面管的选择以及相关缺陷的预防提供的经验。

关键词：锅炉受热面管；超声波检测；缺陷波形；解析

引言：

锅炉的受热面管属于锅炉中受热较为集中的部件，需要较高的安全系数保证，而受热面管内部的缺陷会导致受热不均匀，减小受热结构的强度，会致使受热面管在运行过程中，加速形成裂纹并加速裂纹的扩张。本文主要分析锅炉受热面管的典型缺陷并利用超声波检测系统对缺陷波形进行解析，分析了典型缺陷的形成原因以及一般规律，为以后锅炉的生产运行提供了新的解决方案。

1. 锅炉受热面管

锅炉中的受热面管，指的是锅炉与其相应的受热面管与高温烟气接触的表面，用于高温烟气与水或者蒸汽进行热交换过程，受热面管增加了锅炉热交换的过程，使得热交换时间增加，热交换能够有效进行。其中锅炉受热面管通常情况下包含水冷壁管以及对流管束，水冷壁管主要排布在锅炉的内壁，由许多并排的水管共同组成。水冷壁管的上端与锅筒连接，有的与上集箱相连，下端与下集箱相连，主要通过与管外传热介质进行换热通过汽化作用，使水温提高，降低锅炉内壁温度，来保护锅炉内壁。水冷壁管主要就是通过与上下锅筒的连接，将吸收的热量传递给水或者蒸汽，作为循环中上升的部分。

2. 锅炉受热面管的典型缺陷

锅炉受热面管的典型缺陷有以下六种：裂纹、腐蚀、磨损、变形、泄漏以及水垢，这六种情况的出现都会导致锅炉受热面管的缺损，甚至是损坏，会造成不同程度的影响。所以在日后锅炉的正常运行或是维护保养时都要特别注意这六种损坏形式，进行重点排查与维护。

（一）锅炉受热面管的裂纹

裂纹是锅炉受热面管最主要，也是最严重的危害，裂纹的产生会直接导致锅炉受热面管的破损、损坏，严重时会导致系统瘫痪或是造成人身伤亡。尤其是遇到锅炉受热面管周围的焊接口处，会使原有的结构受力平衡发生改变，使焊接口局部的原有内部应力减弱或是消失，焊接口处会形成新的断面。锅炉受热面管的裂纹按照产生的原因可以分为冷裂纹与热裂纹。

冷裂纹是在较低温度下产生的裂纹，冷裂纹与产生部位的材质以及状态有着密切的关系。热裂纹只要是指在高温下，经过所受应力拉扯导致产生了裂纹。由于焊接的过程是一个受热不均匀的过程，由于冷热不均必然会导致应力的产生，从而致使开裂。

2. 锅炉受热面管的腐蚀

由于锅炉循环过程中的水或者蒸汽等其他介质中存有杂质或者是带有腐蚀性的酸性物质，就会在循环过程中对流经的管道有所腐蚀。受热面管中是水或蒸汽进行热交换的主要部位，因此留存的传热介质较多，时间也较长，腐蚀的可能性也就越大。受热面管的腐蚀会导致管子薄厚不均，而且存在部分位置管壁过薄而只是锅炉彻底损坏，造成漏损，停炉，对生产运营造成不良影响，特殊情况下还会造成人员伤亡。此外，还要防止烟气腐蚀，包括向火侧腐蚀、油灰腐蚀等，这种情况只能停炉，进行大面积的换管。因此，在锅炉易腐蚀的部位，需要我们对其进行强化巩固，预防腐蚀情况的发生。

2. 锅炉受热面管的磨损

锅炉在使用中受热面管会受到烟气的冲击以及飞渣的磨损，长此以往下去会致使受热面管磨损严重，定期需要更换受热面管，使得运营成本以及维修成本大大增加，长期的磨损势必会成为安全隐患，磨损积累到一定程度就会产生泄漏等问题。磨损的过程是相对的，具有一定的局部性，在重点部件及部位会常常伴有磨损情况的发生，例如，烟道走廊以及灰渣密集的地方都是高发地带，磨损的程度也相对较为严重。这也导致在正常运行中是也要进行定期的维护、检查以及更换，另外也可以通过改善运行工艺，降低烟灰的流通速度，降低不完全燃烧率。

2. 锅炉受热面管的结垢

结垢现象是锅炉运行中不可避免的现象，也是锅炉受热面管破损的常见因素之一，水垢的产生是由于受热面管的一侧是烟气或燃气等高温热源，而另一侧是水等传热媒介，在传热媒介受热的过程中，受热面管就会与水等媒介产生热反应，尤其是温度越高反映速率也就越快，就会产生水垢，水垢的产生既会影响锅炉的传热效率也会影响锅炉的使用寿命，水垢累积到一定程度时会形成结晶物附着在受热面管的内壁上。由于其导热性能差，一旦形成水垢严重时会使受热管壁发生形变，其强度承受能力减弱，会产生破裂、穿孔等现象，具有一定的安全隐患。

3. 针对受热面管缺陷的超声波波形分析

随着科技的发展，目前超声波检测技术已经越来越成熟，被应用的范围也越来越广泛，尤其是在探伤扫描技术已经可以通过超声波扫面后的波形进行综合分析来确定缺陷的具体位置以及损伤的类型，在工业探伤方面有着很高的意义与价值。根据以上锅炉受热面管可能存在的诸多典型缺陷，通过超声波检测能够根据超声波的波形进行进一步分析，从而找出锅炉受热面管的症结所在。

（一）锅炉受热面管裂纹波形分析

锅炉受热面管有缺陷时，在超声波的检测下，其波形一定会出现相应的异常，其反射回波与正常其他部位可以通过超声波探测仪直接看出，从而判断锅炉受热面管的裂纹方位。在锅炉的受热面管中，受热面管的管壁厚度不均，有些壁厚相差到0.5mm左右，由于本身厚度不均，为区别缺陷时不易区分。这种情况下可以结合反射波进行测定，之后再进行反复标记，结合超声波探头的位置与形成的反射波进行定位，或者直接将深度在仪器中读出。

首先要判定波形是否为回声波，若超声波从两侧进行探测，其定位点是重合的，则为缺陷波。在判定过程中如果回声波水平定位都在靠近探头一侧，此时可以确定两个反射波都有缺陷。如果水平定位都在远离探头一方，这种情况是无法判断的。锅炉的受热面管如果裂纹是垂直于低侧，探测的角度对应较好时，会呈现波峰毛糙，回波声程提前的现象。

（二）锅炉受热面管腐蚀波形分析

锅炉受热面管的腐蚀如果用肉眼分辨，效果十分不明显，细微之处或者预防效果差，可能会导致延后发现，导致无法及时进行维护与保养或者更换，所以应用超声波检测方法，可以及时有效减少损失。受热面管的腐蚀分为水侧与火侧，火侧主要是体现在高温腐蚀，致使锅炉受热面管壁变薄，变脆，很容易断裂。并且在腐蚀过程中是分层腐蚀，以至于在前两层是用肉眼根本无法分辨，会直到最后才会用肉眼察觉，此时的受热面管基本处于报废状态，已经无法修复，只能进行必要的更换，所以应提前、定期进行受热面管的超声波检测，防止造成更大的损失。水侧的腐蚀主要是进行了化学反应，化学反应必然导致内部结构的损坏，这种腐蚀也是一个逐步的过程，日积月累也会造成不可修复的损害，此时也要及时更换，避免更大的损失。腐蚀状况下的超声波波形会与正常受热面管的波形有一定的差异，波形会突然呈现波峰，并且波形极具上升，不在正常范围内。当平时检测时，如果出现这种波形，要加以确认，避免延误维修。

3. 锅炉受热面管磨损波形分析

受热面管中会受到炉灰颗粒物的冲击，杂质的不断冲击，会致使锅炉受热面管的磨损，特别是进口、出口以及弯道处，是极易发生不必要的损失。这种情况下，要定期进行超声波的检测，尤其是重点部位，例如，管道的入口、出口以及管道的拐弯处，这些地方进行超声波检测发现异常时，要及时对锅炉受热面管的内部与外部进行维护，受损严重时，还要进行更换，以免影响正常的生产运营。此时的磨损可以分为物理与化学磨损，大部分是属于物理磨损，磨损过程是一个消耗的过程，超声波形会与周围管道的波形有一定的差异，不同管段也不尽相同。变薄时，波形较为平缓，波峰与波谷相互交替，呈现出一定差异，这时候要进行特别维护，判定要因。

四、结束语

文章通过分析锅炉受热面管的结构、作用，以及受热面管的典型缺陷，并根据不同的典型缺陷进行超声波的波形分析进行综合阐述，从上述的叙述中可以总结出锅炉受热面管的一些基本特性，以及受热面管可能存在的典型问题，这些典型的缺陷以及超声波的波形分析为以后锅炉运行提供了相关的技术支持与保障，同时也增强了以后生产运行的安全性，也能够对锅炉的重点部位进行着重的保养和维护，这些缺陷点也成为以后巡视检查的重中之重。本文的分析只是根据生产运行经验进行的总结，存在一定的针对性，锅炉的受热面管实际上还存在可能出现的问题，需要进一步的探索与发掘，也需要提供更多的解决方案，为锅炉的安全运行提供更多的可能。

参考文献：

[1] 林振超. 焊缝超声波探伤典型缺陷波形规律研究[J]. 山东化工, 2016, 45(1):79-81.

[2] 佚名. 钛合金棒材典型冶金次生缺陷超声波探伤波形特征分析[J]. 钛工业进展, 2018, 35(4):45-48.

[3] 佚名. 焊缝超声波无损检测中典型缺陷性质的波形识别[J]. 建材与装饰, 2018, 551(42):211.

[4] 黄双福, 林振超. 焊缝超声波探伤中缺陷波形变化规律的研究[J]. 化学工程与装备, 2015(6):223-227.