大型锅炉系统内高温管道检测技术研究

大型锅炉系统内高温管道检测技术研究

李淑杰

山东华鲁恒升化工股份有限公司 

山东省德州市    253000

摘要：锅炉是工业生产中确保生产效率与质量的重要设备，在锅炉压力容器压力管道的运行过程中很容易受到操作方法、外界环境等各种因素的影响，所以，应重视设备检测工作，及时发现问题，并采取相应的措施加以解决，防止安全事故的发生。裂纹问题对锅炉的安全生产有着较大的影响，所以，在实际应用过程中，应采取合适的检测技术进行检测，预防裂纹问题的出现，有效控制锅炉的运行风险。本文对大型锅炉系统内高温管道检测技术进行分析，以供参考。

关键词：锅炉;高温管道;在役检测

引言

火电锅炉系统作为最复杂的工业系统，其承受高温高压的管道或部件众多，部件的失效种类和形式也多种多样，其中最为常见的是锅炉“四管”（水冷壁、省煤器、过热器、再热器）失效。“四管”失效常发生在锅炉启机或运行期间，会导致机组非停，直接影响电厂的经济效益。但锅炉四管基本均位于炉膛内部，对电站工作人员的人身安全威胁相对较小，而炉外汽水管道的破裂，则会严重威胁到人的生命安全。（图1）因此，对炉外管道的破裂失效模式能够准确识别，并形成一定的防范措施，对电厂的经济效益和社会效益具有重大意义。

图1破裂大小头结构及破裂点位置示意图

2FAC

水溶液的pH值、含氧量、温度、压力都会影响到FAC的速率。当锅炉给水的pH小于某一临界值时，给水中的H+含量显著增加，会加速了Fe3O4保护膜的溶解，FAC速率急剧增大；给水中氧含量增加时，疏松多孔的Fe3O4保护膜会被氧化为致密的Fe2O3保护膜，FAC速率减小；FAC通常发生在90～230℃之间，在150～175℃时，FAC的速率达到最大；在一定的PH、含氧量和温度下，压力增大，FAC的速率增大。FAC速率增大时，给水系统中Fe离子浓度增加，因此可以对系统中Fe离子含量变化进行实时监测，以对系统的FAC的发生速率进行预测。对于锅炉管道而言，内部介质（溶液）的温度、压力与锅炉设计有关，在温度和压力不变的正常工况下，则主要通过控制溶液的pH值和含氧量来控制FAC的速率。通常采用的方法为，在给水中加氨以提高给水的PH在9.0以上，再向给水中加氧以提高含氧量。

3预防锅炉和压力容器及压力管道裂纹的策略

3.1提升设计工作质量

现代锅炉结构通常较为复杂，管道之间交错现象十分普遍，为了保障设备及管道安装以及应用的合理性，必须优化设计工作。要求设计工作人员首先充分了解工程实际情况以及锅炉应用需求，明确锅炉运行环境，有针对性的选择原材料和加工工艺，之后合理布局锅炉管道，保障各管道之间顺畅且合理的衔接，以能够提升运行过程的安全性和稳定性。在正式开展安装工作之前，安装工作人员应与设计人员充分沟通，明确设计意图和各项细节，一旦发现其中存在问题，应及时进行协调和修改。另外，为了保障施工过程的顺利，必须根据设计方案对施工内容进行合理划分，同时明确各部分的责任，并将责任落实于个人，特别是需要明确标记重点环节，以尽可能减少施工过程中的人为失误情况，降低裂缝问题出现的可能性。

3.2提升检验力度

无论是锅炉、压力容器、压力管道的加工完成开展验收工作，还是各项设备已经进入到运行和维修阶段，均需对其开展全面的检验工作，并进行详细记录，以全面了解各项设备的变化情况，从源头处对裂纹问题开展控制工作。并且，根据设备的投入使用时间，还应合理调整检验工作的频率以及范围，同时需要针对该将工作设置科学合理的检验制度，以保障检验工作的细致和完善。在检验工作人员方面，也应合理设置奖惩制度，以促使工作人员的责任意识以及工作积极性得到提升。

3.3强化人为因素控制

在对锅炉、压力容器、压力管道进行检验的过程中，人员主观因素可能导致检验效果受到影响，所以需要针对人员主观因素进行合理控制。首先。在开展加工工作之前，应该开展原材料质量检验工作，保障检验工作人员完全了解原材料相关的质量标准，并根据此开展细致的检验及审核工作，及时明确其中不符合标准的材料，以避免产品最终效果受到影响。在进行生产加工时，检验工作人员需要针对其中的设计图纸以及工艺技术的合理与否进行检验，以保障施工工艺以及技术与相关要求相符合，且各项工艺技术能够得到充分落实。还应针对加工人员进行严格管理，避免加工人员的失误导致产品质量受到影响。

4大型锅炉系统内高温管道检测技术研究

4.1电磁超声检测技术的应用

电磁超声检测己广泛应用于钢棒、钢板、钢管等的全自动无损检测。以锅炉主蒸汽管道和主给水管道为例，电磁超声检测仪可以在不打磨、带油漆的情况下实施壁厚测定，确定高温腐蚀、冲刷腐蚀等缺陷的深度和范围。利用电磁超声仪器自带的温度自校准功能，可以补偿高温对超声波声速的影响，实现壁厚的精确测量。部分电磁超声检测仪还具有B、D、C扫描功能，可以实现管道腐蚀情况的成像检测，效率显著提高。

4.2超声导波检测技术的应用

电站锅炉的蒸汽管道在高温和应力长时间作用下易产生高温腐蚀并导致减薄。现有的运用超声测厚仪检测的方式需要电站停炉停产，拆除管道外保温层，蒸汽管道尽可能降至常温，难以检测高温蒸汽管道的腐蚀减薄情况，高温下的精度也难以保证。超声导波检测技术通过波导杆传导超声波在管道本体中产生导波，在检测管道内壁和外壁腐蚀长距离检测方面有优势，可以提供焊缝、支架和腐蚀缺陷的位置和当量大小。目前，超声导波检测技术在电站锅炉压力管道及受热面管母材全面检测方面有优势。

4.3金属磁记忆检测技术的应用

在锅炉管道诊断方面，金属磁记忆检测通过对散射磁场的探测，分析金属残余特性，表明管道的应力集中区域，然后针对该区域，结合常规检测(如表面磁粉、内部射线和超声检测)，发现可能存在的裂纹或材料微观损伤。目前，该技术已应用于蒸汽管道三通焊接件、主蒸汽管道环形焊接接头、管座角焊缝以及再热管等锅炉关键承压部件及其焊接部位的检测。

4.4相控阵检测技术的应用

超声相控阵检测技术在锅炉检测中常用于检测一些特定的关键部位，例如集箱连接的孔桥或省煤器管、过热器管等、锅炉接管座角焊缝、锅炉受热面小径管对接焊接接头等。超声相控阵检测能够以较高的精度检测锅炉的相关承压部件，采用该技术能够实现对水冷壁等小径管对接焊缝多角度、无盲区检测。目前，在现场检测中已通过配备自动扫查装置以及耐高温相控阵探头，进行了高温条件下检测缺陷的尝试。

结束语

锅炉压力容器压力管道中的裂纹有多种类型，裂纹问题的出现很容易影响设备的正常运行，所以，应提高对裂纹检测的重视程度，采取有效的措施进行检测与处理，防止裂纹的发生。在裂纹检测中，通过采取超声波检测技术、红外成像检测技术、渗透检测技术、射线检测技术等，对裂纹问题进行有效检测，并且通过加强生产质量管理、增强锅炉设备的检验力度等，有效预防与处理裂纹问题，防止安全事故的发生，促进工业企业的稳定发展。

参考文献

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