减温器管孔裂纹的超声检测

赵建忠（山西电力科学研究院）

苏波（漳泽电力蒲州发电分公司）张勇军（大唐国际运发电分公司）摘：绍了电站锅炉喷水减温器喷水管孔纹的超声检测方法过综合运用超声爬波与超声相控阵检测，能提高裂纹的检出率及定量精度，为缺陷监督运行或处理提供依据。关词减温器管超声检测爬波相阵减温器是火力发电厂锅炉的重要部件过用水做冷却介质调节蒸汽温度制保证过热蒸汽或再热蒸汽的汽温器表面式和喷水式锅炉常用的是喷水式减温嘴喷出的减温水与需要调温的蒸汽混合到降低蒸汽温度的目的内筒作用是保证减温水不会直接喷到筒体内壁而避免因温度剧烈变化而产生裂纹于温器喷水减温时处比较恶劣的工况特别是当内套筒损坏或者喷水方向或方式不正确时常常在喷水管孔处出现裂纹，因此，如何有效的对该部位的裂纹进行检测定量就尤为重要。图喷减器示意图测方法减温器管孔裂纹位于减温器内壁管孔处，从外面无法直接观察，因此采用超声波探伤对该部位进行检测。通常采用的方法有：横波斜探头检测、爬波检测、超声相控阵检测。1.1横斜探头检测3

12图2检示意图探头K值的选择应是周向扫查时一次波可以到达筒体内壁。由于探头在管座周围做周向扫查，探头移动面相对管孔并不是一个平面，因此缺陷回波声程并不是固定的。如图所示，在位置时，一次波声程最小，位置时声程最大，位置3介两者之间。因为管孔裂纹通常如图示是呈辐射状由管孔向外扩展为了保证不检扫查时声束要保证与管孔内圆相切这比较困难而且由于缺陷回波声程的不断变化采用此方法对缺陷的判定及缺陷尺寸的测量相对较难。1.2爬检测当斜探头以第一临界角入射时波行于界面沿表面下传播横和纵波叠加后能量最集中的前沿称为爬波爬波于表面粗糙度不敏感合检测近表面裂纹这采用爬波检测在他方法已经发现纹的前提下了确定管孔裂纹是否已经扩展到减温器筒体外表面结其它方法可在不具备对裂纹进行马上处理的条件时监运行提供依

据。爬波检测时扫查方式同横波斜探头测时需要注意的是于爬波在传播过程中连续发生由纵波向横波的波形转换，衰减严重，检测范围较短，通常在50mm以内。因此在对壁厚较大或角焊缝宽度较大的管座进行检测时使纹已扩展到减温器筒体近表面由于检测范围达不到，也可能会出现漏检的情况。1.3相阵检测相控阵技术是一种通过电子激发的时间不同而改变探头性质的技术。主要包括以下几个特点一个探头有多个性质相的晶片个晶片分别被独立的脉冲激发过探头晶片的延时控制，可以控制波束的偏转、聚焦深度等。相控阵技术的优点可以概括为：快，相控阵线性扫查比常规探头的扫查速度快得多。灵，单个相控阵探头通过设置采用不同的扫查方式就可以检测不同的部件。可行复杂检测，相控阵可以检测几何形面复杂的试件。可在探头移动受限的位置进行检测。方难以辨别的缺陷可检测性增强，波束的聚焦增加了信噪比。通扫查中采集的大量A扫据的分析处理，可以进行实时成像，缺陷显示更为直观，对缺陷性质及大小的判定更为准确。扇扫查（图）是将不同的聚焦法则作于同一组单元，使声束在一系列角度范围内进行扫查扇扫查由于折角可变可复杂构件如汽轮机叶根等进行检测可来扫查裂纹等面状缺陷，提高缺陷的定量精度。图扇扫对减温器喷水管孔进行超声相控阵检测时，探头移动方式与横波斜探头检测时相同，采用扇形扫查由声束是覆盖系列的角度范围的裂纹等面状缺陷检出率高定量精度也比常规超声高。例某电厂的二级减温器材质为规格Φ（实测左右管座材质为，规格Φ159X40。大修割开手孔进行内窥镜检，发现喷水管座管孔处有条裂纹（图长度5-20mm。

图4裂纹内窥镜图像2.1采用双爬波探头2.5P8X10进行检测，以深度的刻槽为参考灵敏度，未发现缺陷信号，说明裂纹没有开裂到近外表面。2.2超相控阵检测一个晶片的一维线阵探头为5MHz深110mm，扇形扫描范围为10～°。扫查方式与超声横波斜探头检相同，沿管座周向对管孔进行扫查。图管内反射图像图为头正对管孔，管座内壁反射图像。可以清楚的看到由于管座内壁的微小回波组成的内壁图像。图裂图图最长裂纹的扇扫图像根图像可以测量出缺陷高度为割下减温器对其管孔裂纹进行打磨消缺，该处实际打磨约15mm后裂纹消失。论采爬波与相控阵相结合的超声探伤方法可以大大提高对减温器管孔内壁裂纹定量精度，为缺陷监督运行或处理提供依据。由超声相控阵可以进行成，所以今后可以开发孔检测的专用软件模块，结合相应的探头支架及编码器，可以对管孔进行实时3D成，从而实现对管孔裂纹的持续