范立新,徐基琅(徐州电厂科技试验中心,徐州221166)
中图分类号:TK268 文献标识码:B 文章编号:1009-0665(2001)04-0038-03
0 引言
对凝汽器的铜管检漏一直是电厂的难题之一。传统的水压法检漏虽然直观,但检漏率不高,尤其是对将要漏而尚未漏的管子无法检测出来,不能保证大修质量。一旦泄漏,就会造成凝汽器效率下降,凝结水品质变差,汽机真空降低,锅炉结垢、爆管,严重影响发电厂的安全经济运行。近年有些厂为提高机组效率,保证机组安全运行,干脆采用全部铜管都更换的方法,这是很不经济的。
从90年代初,随着计算机技术的发展和应用,涡流探伤技术在阻抗分析法、探头制造等方面取得了突破,从而使涡流检测,尤其是远场涡流检测技术的应用成为可能。
1 涡流探伤检测技术及现状
涡流探伤检测是以电磁感应理论为基础的。给探头中的激励线圈通电流,当探头靠近导体时,在导体中产生感应涡流,涡流的分布又影响着线圈周围的磁场,使线圈的阻抗产生增量ΔZ。当导体中存在缺陷时,相当于一个等效的电流源,它在空间产生扰动磁场,使线卷阻抗增量ΔZ发生变化,涡流检测仪器根据该变化来识别缺陷。其函数关系为
Z=F(ρ、μ、γ、f、x)
式中,ρ为被测体的电阻率;μ为被测体的磁导率;γ为线圈与被测体尺寸因子;f为线圈激励电流频率;x为线圈与导体间的距离。
将基于阻抗分析的涡流探伤技术称为IA-ECT。近年来,鉴于微型探头技术的发展和精确诊断缺陷的需要,而提出新的基于场量分析的涡流无损检测技术称为FA-ECT。目前市场上有基于IA-ECT理论的单频和多频的涡流探伤仪,其广泛地应用在工业生产中。而基于FA-ECT的仪器正在研制中,国外已有成型产品上市。
2 在役凝汽器铜管涡流探伤的实践
自1999年起,使用厦门涡流检测技术研究所生产的ET-556 H型多频远场涡流检测仪,对徐州电厂、淮北电厂、大屯电厂和新海电厂4台200 MW、1台125 MW、1台50 MW机组在役凝汽器铜管进行了涡流探伤,对缺陷管的检出率达到99.99%。实践证明该方法是实际可行的,其探伤检测情况如下表1所示。
3 在役凝汽器铜管涡流探伤的探讨
由于在役凝汽器铜管是已经安装在现场容器中的管子,检测时受环境的局限很大,往往只能将检测探头从管的一端伸入,所以只能采用内插式涡流探
伤一种方法。其检测结果目测不到,也难于用其他无损检测方法进行复验,真伪只能靠此一种方法得到的结果进行分析与判断。此外,这种已经装在设备中的管子影响涡流探伤信号的因素复杂,干扰多,伪信号多,对有害缺陷信号的分析十分困难。要保证正地检出缺限铜管,确保涡流探伤的质量,做到以下几点是非常重要的,仅供参考。
3.1 制定判废标准
结合不同电厂的运行情况制定符合该厂的判废标准。目前我国电厂在役凝汽器铜管涡流探伤还没有标准和规程,这给实际工作带来较大的困难。因为不同的电厂,其设备运行环境和工况均有较大的差别,判废标准也较难把握。根据对徐州电厂#4机探伤后抽样检测分析结果显示:内壁腐蚀深度小于20%的管子约占总数的30%;内壁腐蚀深度在20%~60%之间的管子约占总数的50%;内壁腐蚀深度达60%以上的管子约占总数的10%;其他情况约占10%。应该说判废标准越严格越有利于安全运行,但其经济性较差,故应综合考虑。如徐州电厂循环水水质硬度大,在凝汽器中易结垢,对铜管有较强的腐蚀性。故检测中对管壁减薄达60%左右的管子就给以判废;而同处徐州地界的大屯电厂使用微山湖地表水作循环水,其水中盐分较少,不易结垢,对铜管腐蚀性也小一些,在检测中,当管壁减薄达75%左右时方作判废。新海电厂和淮北电厂均定为当管壁减薄达70%时作判废。
3.2 保证探伤质量的前提
探伤前的清洗和吹干要彻底,它是保证探伤质量的前提。电厂凝汽器的运行环境较恶劣,循环水中含有大量的泥沙,会沉积在铜管内,当循环水硬度较大时,管内壁会形成较厚的水垢。湿的泥沙和水垢会严重影响对有害缺陷信号的判断;为正确判出有害缺陷,测试前必须彻底清洗凝汽器中的泥沙和水垢。探伤探头在制造中为减少提离效应,探头的尺寸和被测管子的内壁尺寸仅相差1 mm,若管内没有清理干净,探头将无法插入,也将严重磨损探头;磨损严重的探头,其提离效应会增大,从而影响对信号的判断,同时加大试验成本。故应在测试前对凝汽器铜管进行酸洗或高压水冲洗并吹干,以保证涡流探伤的试验质量。
3.3 对涡流探伤专业人员的要求
专业人员应深刻理解涡流探伤理论,正确灵活使用仪器,认真研判信号。
根据实践和经验,凝汽器铜管常见的缺陷有三种情况:一是点蚀群(包括孔蚀),铜管内壁成片、成群的麻点,这种情况比例最大,约占缺陷总量的90%。点蚀严重时,即发生孔蚀,其发生原因主要是循环水中的游离离子对铜管的腐蚀造成的。二是局部管壁减薄,其主要原因是与液体接触引起化学反应或与固体物质的撞击、震动所产生的磨损、氧化等,其大约占到缺陷总量的9%。三是轴向或周向裂纹,它与环境、应力和材料等因素有关,应力腐蚀开裂是从晶界开始的,裂纹一般较窄,但很深。反复受热引起的热疲劳会加速裂纹产生。游离碱离子是造成铜合金开裂的主要原因。
在探伤实践中,缺陷信号经常会受到诸如支持板、管板、管内径的微小变化、探头的提离效应、泥沙附着物、定位伤以及探头运行中的振动和不匀速等众多因素的影响。如何从这些干扰信号中准确地分辩出缺陷信号将依赖于专业人员的技术水平,尤其是在管板和支持板处的缺陷信号往往会被干扰信号淹没,应用混频的方法又致使信号失真较大,不利于对缺陷深度的判断。这就需要探伤人员正确地选择探伤频率和调校仪器,思想高度集中,根据经验人为地分辨出缺陷信号。
涡流探伤仪是一个相对量的仪器,它的标定要依靠标准试样管,标准试样管按照国标的规定必须采用与被检管材同规格、同材质且无缺陷的管子制作,并应包含图1的5种标准缺陷。
探伤仪器参数的调整非常重要,利用标样管的人工缺陷调校仪器增益、相位和频率,使其阻抗满足下述要求。
(1)管内、外壁缺陷之间有相当的相位差,以便于分析。一般若穿孔缺陷设为40°,则内、外壁深50%的缺陷角度差约为90°较适宜。
(2)管内、外壁缺陷之间相同当量的幅值比约为0.4左右。
(3)信噪比适中。
实际探伤中,对在役管在抢修或检修期间进行涡流探伤,都有一定的时间限制,要求在较短的时间内快速查出故障部位。使现场为在规定的时间内完成任务,而盲目加快探伤速度,过快的速度会使缺陷信号幅值变小,不易识别,易造成误判和漏判。探伤专业人员长时间两眼盯住计算机屏幕,较易疲劳,故每隔2~4 h应换1次班或休息片刻。现场试验中,完整正确的试验记录是十分重要的,不能有半点马虎,否则前功尽弃。
4 结束语
涡流检测对在役凝汽器铜管探伤的应用,目前仍处在应用初期,存在诸多不足,国家和行业均无相应的针对电厂在役凝汽器铜管探伤的标准和规程,其判废的标准和试验过程中的工艺依靠技术人员根据现场情况自行掌握,存在较大的主观性。在现场实践中,管板处的缺陷仪器难以判断,也主要依靠探伤人员的技术水平和素质,致使检测质量控制难度较大;探头易磨损,冬季易折断,且价格很高,成本过大;现场工作环境恶劣,劳动量大等问题。
但由于其明显的经济效益,使其在生产实践中仍得到很好的应用,目前已有多家电厂在采用此项技术。随着实践中不断摸索和总结经验,行业间加强沟通与交流,尽快制定出相应的行业标准和规程,仪器设备生产厂家要不断更新和改进仪器设备。
