孙功文

[摘 要]在我国现代工业发展中，锅炉为企业发展中发挥了重要的能源支持作用，但是也存在极大的安全风险。为了保证锅炉在运行中的安全性，在锅炉制造、使用及日常维护中需要采取多种无损检测技术，目前常见的无损检测技术有渗透、射线、磁粉及超声检查技术，同时在部分制造、维护中也尝试采用更先进的电磁涡流表面裂纹检测技术，以此来降低锅炉运行中安全风险。

[关键词]锅炉的概述；检测方法；技术应用

中图分类号：TH49；TG115.28 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）04-0020-01

1.锅炉简介及无损检测常用方法

1.1 锅炉概述

锅炉长期工作在高温、高压下的一种具有潜在危险性的设备。说锅炉具有危险性是因为高温高压容易导致锅炉发生爆炸，其次，由于在高温、水汽以及其他酸碱环境下工作，锅炉难免会发生腐蚀，出现部件运转失常，锅炉停止工作等现象。此外，锅炉在制造过程中需要进行一些焊接，而焊缝则是锅炉整体最脆弱的部位，在发生的众多工作失效、爆炸等锅炉事故中，焊缝是最主要的导火索，因此焊接水平的高低直接决定了锅炉的质量。所以我们有必要对锅炉焊接中发生的气孔、裂缝、没有焊完整等各种明显的缺陷和潜在的缺陷进行严密的检测，彻底消除各种危险源，保证锅炉能够正常投入工作。为保证对锅炉的检测全面完整，我们一般会采取无损探伤技术。

1.2 无损检测常用方法

由于锅炉问题经常出现在焊接部位，所以进行焊缝检测是对锅炉进行无损检测的重要内容。经常用于锅炉无损探伤的方法有目视检测、表面检测、磁粉、超声波、射线探测法。目测法经常用于检测那些缺陷比较明显的状况。射线照相法和表面检测法经常用于检测平板对接焊缝和环焊缝，对于对接焊缝在进行检测时一般选取单壁透照的方式，注意确定好焦距、电压和曝光量，环焊缝的检测既可以选取单壁方式也可以选择双璧方式。磁粉检测方法经常用于存在裂纹的情况。采用超声波进行无损探伤也是一种常用方法，它可以检测那些厚壁焊缝以及其他无法用射线进行探伤的状况。

2.无损检验技术的应用

2.1 低频率电磁波检测技术

低频电磁检测的媒介是电磁波，也即在待检测的管壁处输入一个低频电磁信号。当遭遇缺陷时，信号的波段和频率都会改变，从而探知缺陷，并通过解析信号特性来定量分析缺陷。低频电磁波可以渗透到常规技术无法覆盖的地方，它能从锅炉“四管”的外表面探测管子内表面、外表面和管子内表面缺陷，并确定缺陷的具体形式。在锅炉管内壁的检测方面，电磁检测技术的优势显而易见。而且，该技术属于非接触法，管子表面的污垢，油漆层不会降低测量精度。低频电磁技术可以迅速发现内部缺陷，且定位定量较准确，可以很方便的检测锅炉“四管”。虽然电磁检测技术与超声波测厚相比，定量精度稍差，但鉴于其较快的检测速度，还是能实现对锅炉管的完整检测。实际工作中，先利用电磁波发现缺陷，再结合超声波测厚定量复查，可以大幅提高检测速度和精度。

2.2 超声导波检测技术

锅炉管道由于长度大，分布较为复杂，较难在定期检测中实现百分之百检测，尤其对于四大管道等基材的检测，目前也只能对关键焊缝进行抽查检验。同时，锅炉的布管较为复杂，不少位置的管子用常规检测仪器无法触及，比如穿墙管。超声波则能很好的解决这个问题。导波是一种特殊的电磁波，在板状介质中传播时，声场可以遍及整个厚度方向，可以在长距离内以极小的衰减幅度传播，不需要检测扫描整个板状介质表面。大量实验表面，超声导波检测的单次传播距离可以沿着波束传播方向延伸一米，所测缺陷位置几何形状基本符合实际情况。超声导波可以对四大管道做百分之百检测。当然由于导波频率低于常规超声波频率，导致此方法灵敏度略微低一些。在实际检验时，可事先采用超声导波快速检查缺陷，再用传统方法进行复查。

2.3 内置旋转式超声波定量检测技术（IRIS）

IRIS选择了内置式水浸超声脉冲回波检测技术，主要运行原理是将水填充在管子的内部，再把探头分布在管子里，从探头激发的超声波脉冲由水传输到45°声反射镜，在反射镜表面出现反射之后进入管子的内壁，该阶段的管子内部会出现超声波的反射，回波沿原传播路线返回且被晶片接收。此外，还有部分超声波传输到管壁中，且于管外壁出现反射，回波沿原传播路线返回被晶片接收，经过这样的处理流程获得了内外壁两个反射信号。涡轮每旋转一周则进行1次采集，同时构建出被检管子截面的B扫描图像，成像过程能将内外管壁的具体状况显现处理。探头达到管内之后，持续的图像会构建出管壁的彩色C扫描成像，将相关的数据信息记录后完成操作。内置旋转式超声波定量检测技术的运用对超声波检测遇到的障碍可以及时处理，不仅绕开了超声波检测盲区，也处理了耦合阻碍。

2.4 相控阵检测技术

相控阵检测也是超声波检测的一种，它的探头由一系列晶片构成，每个晶片都可以独立调节激发时间，控制声束轴线和定位焦点。相控阵波束可以对某一位置的复杂几何形状进行检测，或用一个相控阵摄像头代替多个普通探头。在过去，相控阵系统的成本较高，在工业无损检测方面应用不多。近年来，由于相关技术的不断成熟，超声相控阵检测技术逐步推广，在多集涡轮风机涡轮圆盘检测、机车轴弯曲度检测和核电站反应堆检测等领域应用广泛。当然，在锅炉检测中，相控阵技术尚未普及，但对于一些关键部位却很有帮助，比如四大管和集箱连接的孔桥探测。相比超声波技术，相控阵可通过软件实时改变换能器阵列产生的波束角、焦距和对中点等参数，从而可以在不移动探头的情况下全面扫描焊缝。这可以大大提高锅炉集箱孔桥部位的检测精度，实践证明相控阵技术具有很好的效果。不过，由于相控阵检测仪和配件的价格很昂贵，目前在锅炉检验中还无法完全取代数字式超声仪。

2.5 超聲衍射时差法（TOFD）

随着科学技术的改革进步，TOFD检测技术的运用更加普遍，这种新技术的检测原理如图3。此项技术的最大优势在于能满足厚壁焊缝检测的需要，检测缺陷的效率较高，同时能对获得的数据及时记录。国外发达国家对TOFD检测的研究更加深入，经过多方检测确定该技术的使用效果较好。我国对于该项技术的研究相对较晚， TOFD检测手段运用于电站锅炉的案例也少，但在四大管道和锅筒等厚壁中的运用效果理想。从整个行业技术发展趋势看， TOFD技术运用于电站锅炉厚壁部件是必然选择。

参考文献

[1] 金崇林，管诚伟，郑渊蔚.电站锅炉无损检测新技术的探讨[J].中国化工贸易，2011（6）.

[2] 彭耀举.浅析锅炉的无损检测方法探讨[J].化工管理，2014（20）：184.