[发明专利]一种锅炉水冷壁钢管压电导波检测方法

说明书

本发明涉及一种锅炉水冷壁钢管压电导波检测方法，技术方案是，将压电导波检测技术应用到火电厂锅炉水冷壁钢管横向裂纹检测中，给出了锅炉水冷壁钢管横向裂纹检测操作方法，并设计了水冷壁钢管专用压电导波换能器，在检测过程中，分段逐步扫查，换能器声束沿水冷壁钢管表面倾斜入射到钢管内部进行纵向检测，从而提高横向缺陷的检测灵敏度，降低了作业强度，大大提高了在役检测效率。通过制作与待测锅炉水冷壁钢管同材质、同直径、同壁厚的对比钢管，并在对比钢管上设置人工缺陷，扫查后确定反射波波幅阈值，检测时将阈值与反射波波幅进行直接对比即可得到不合格缺陷位置，其检测效率大大提高，并且准确度高。

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，具体涉及一种锅炉水冷壁钢管压电导波检测方法，适用于火电机组锅炉水冷壁横向裂纹缺陷检测。

背景技术

火电厂水冷壁是锅炉的主要受热部分，它由数排钢管组成，分布于锅炉炉膛的四周，它的内部为流动的水或蒸汽，吸收炉内辐射热,将水加热成饱和蒸汽，外界接受锅炉炉膛的火焰的热量。锅炉水冷壁长期在高温高压环境下运行，其运行状态直接影响锅炉的运行效率，随着锅炉的运行负荷逐渐增加，加之受到各种因素的干扰，会对锅炉水冷壁结构的完整性产生一定的影响，长期运行易产生腐蚀、磨损和裂纹等缺陷，造成水冷壁管失效。一旦水冷壁钢管遭到损坏，将会直接威胁到锅炉运行的安全性和可靠性。

火电厂锅炉水冷壁布置炉膛内部，长期吸收炉膛中高温火焰或烟气的辐射热量，易在壁温波动的热疲劳应力和腐蚀气氛的共同作用下,在水冷壁管向火侧管壁发生腐蚀疲劳开裂﹐形成了密集分布的横向裂纹﹐最终导致水冷壁管泄漏。由于水冷壁在高温运行过程中会在向火侧外壁形成连续的氧化膜，由于氧化膜与金属基体存在热膨胀系数和温度梯度差异,在起、停炉或者机组负荷变化时,氧化膜与金属基体会承受热疲劳应力,氧化膜的强度及塑性不及金属基体，从而会在氧化膜上产生横向裂纹沟槽以释放应力，在腐蚀气氛下,腐蚀介质会在裂纹沟槽处与金属基体局部接触并造成选择性腐蚀,由于裂纹沟槽处的应力集中,在热疲劳应力作用下裂纹会进一步扩展,在此过程中腐蚀与疲劳交互作用,大大加速了裂纹的扩展进程,造成裂纹贯穿内壁而导致泄漏，造成机组非计划性停机检修，给发电企业带来严重的而经济损失。因此，当水冷壁管出现横向裂纹时，应加强其它管束的大范围无损检测，依据检测结果合理化更换管段，防止裂纹扩展导致水冷壁发生失效事故，对机组安全运行具有重大意义。

水冷壁横向裂纹为典型的腐蚀性热疲劳损伤，由运行期间水冷壁局部壁温波动频繁，且幅度较大，造成水冷壁管壁向火侧的轴向热应力高,在交变热应力的作用下水冷壁管子向火侧产生横向裂纹。为了防止锅炉水冷壁管裂纹缺陷扩展导致失效事故，采用有效的无损检测方法对锅炉水冷壁管裂纹缺陷进行在役检测，依据检测结果合理性更换管段，将是确保锅炉水冷壁安全运行的有效手段。

现阶段常见的锅炉水冷壁无损检测方法有涡流检测、射线检测、超声波检测以及磁粉和渗透检测等，其检测能力如表1所示：

表1 常见无损检测方法检测能力对比

由表1可见传统的无损检测方法对在役锅炉水冷壁的横向缺陷检测均存在一定的弊端，会出现裂纹检测灵敏度低和大范围检测工作强度高等问题，造成在役检测效率低和缺陷漏检。所以需要一种检测灵敏度高和对检测工件表面光洁度要求低的检测方法，从而提高现场作业效率。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种锅炉水冷壁钢管压电导波检测方法，可有效解决锅炉水冷壁钢管压电导波高效检测的问题。

本发明解决的技术方案是：

一种锅炉水冷壁钢管压电导波检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，仪器设备选择

选用具有超声导波模态选择频散曲线功能的超声导波检测仪以及与待测锅炉水冷壁钢管相适应的检测装置；