不銹鋼冷凝器是電站機組中較常見的設(shè)備之一,是金屬監(jiān)督檢驗的重點。目前電站機組中使用的不銹鋼冷凝器普遍采用小直徑不銹鋼薄壁管。這種不銹鋼冷凝器結(jié)構(gòu)簡單、傳熱效果好,在電力行業(yè)中獲得廣泛的應(yīng)用。近年來國內(nèi)多次出現(xiàn)電站機組冷凝器小直徑不銹鋼薄壁管開裂或腐蝕穿孔泄漏事故,導(dǎo)致鍋爐給水品質(zhì)下降,不銹鋼冷凝器換熱效率降低,直接影響機組的正常運行。目前國內(nèi)對冷凝器不銹鋼薄壁管的檢測主要采用渦流檢測法,但渦流差動自比式線圈檢測軸向貫穿薄壁管的條狀缺陷的靈敏度較低,易出現(xiàn)對這類危險性缺陷的漏檢。因此,需要研究高效率、高靈敏的無損檢測方法對電站機組用冷凝器管進行檢測。提出采用蘭姆波檢測技術(shù)對小直徑不銹鋼薄壁管進行無損檢測,對軸向、周向缺陷的可檢性進行試驗研究,并對不銹鋼冷凝器管進行探索性在役檢測。

1??基本原理

當(dāng)聲波導(dǎo)體厚度與聲波波長數(shù)量級相同時,在聲波導(dǎo)體中斜入射縱波不能激發(fā)獨立存在的縱波和橫波,而是以適當(dāng)?shù)募罱嵌燃町a(chǎn)生由橫波和縱波合成的蘭姆波。蘭姆波在質(zhì)點振動與傳播方式方面具備的特殊性,使之成為薄板(包括金屬與非金屬材料)檢測的有效手段。當(dāng)棒材的直徑或不銹鋼冷凝器薄壁管的壁厚滿足一定條件時,同樣可以激勵產(chǎn)生和傳播蘭姆波。

2??檢測探頭的設(shè)計與制作

2.1??探頭的制作

不銹鋼冷凝器薄壁管的接觸法檢測與板材檢測顯著差異之一為不銹鋼冷凝器薄壁管檢測要求探頭與不銹鋼冷凝器薄壁管的接觸面為與管外表面形狀吻合良好的弧面。為實現(xiàn)在軸向和周向2個方向上的檢驗,分別制作與不銹鋼冷凝器薄壁管軸向弧面和周向弧面形狀吻合的探頭。

2.2??對比試樣的制作

不銹鋼冷凝器薄壁管的拉拔與擠壓工藝使不銹鋼冷凝器薄壁管可能出現(xiàn)軸向或周向的缺陷。軸向傳播的蘭姆波有利于發(fā)現(xiàn)周向缺陷。周向傳播的蘭姆波有利于發(fā)現(xiàn)軸向缺陷。為保證蘭姆波檢測的可靠性,需從軸向和周向2個方向分別激勵蘭姆波對不銹鋼冷凝器薄壁管進行檢測。

3結(jié)果分析及應(yīng)用

3.1??對比試樣人工缺陷位置的合理設(shè)計

對比試樣上不同深度的內(nèi)、外表面的周向或軸向切槽均加工在不銹鋼冷凝器薄壁管的同一條母線上。進行周向檢測時,只要各軸向切槽之間保持的距離適當(dāng),蘭姆波探頭接收各缺陷反射回波信號便不會相互干擾。試驗表明,各切槽之間距離為30mm時各反射回波信號間無干擾。但進行軸向檢測時,蘭姆波探頭接收處于不銹鋼冷凝器薄壁管同一母線上的3條槽傷的反射回波信號時,各信號相互干擾。當(dāng)蘭姆波沿正軸向傳播時,只有距探頭較近的0.5mm切槽的反射回波信號被很聲檢測儀接收。距探頭稍遠,深度分別為0.2mm和0.1mm的切槽分別均未被探測到。當(dāng)蘭姆波沿負軸向傳播時,外表面上深度為0.1mm、0.2mm和0.5mm的3條周向人工切槽均被探測出來。從圖7b可知,沿負軸向探測時,在90mm探測距離上深度為0.1mm切槽的回波與150mm探測距離上深度為0.5mm切槽的回波的幅度基本相同。該探測條件下,深度為0.5mm切槽的回波比在150mm距離處從C1??A1方向上探測所接收到的回波信號低6dB。

檢測不銹鋼冷凝器薄壁管內(nèi)壁缺陷時存在同樣的現(xiàn)象。因此,當(dāng)需要在不銹鋼冷凝器薄壁管上加工多個用于調(diào)整軸向檢測靈敏度的人工缺陷時,應(yīng)考慮各缺陷之間需間隔一定角度。在實際檢測時,如果發(fā)現(xiàn)有回波信號,應(yīng)增加相反方向復(fù)查,以確定是否有其它被??遮擋??的信號。同理,周向檢測也應(yīng)如此。

3.2??蘭姆波檢測不銹鋼冷凝器薄壁管的可靠性

從不銹鋼冷凝器薄壁管對比試樣人工切槽檢測的試驗結(jié)果可知,蘭姆波檢測技術(shù)可發(fā)現(xiàn)壁厚為1~2mm不銹鋼冷凝器薄壁管內(nèi)、外壁上深度為0.1mm的缺陷。

3.3??應(yīng)用實例

對581根??38mm??2mm的TP347不銹鋼管進行蘭姆波檢測,發(fā)現(xiàn)2根不銹鋼管存在軸向貫通性折疊缺陷,將其中1根解剖后,進行金相分析,分析結(jié)果與檢測診斷相符。

4??結(jié)論

1)蘭姆波方法可以檢測出不銹鋼冷凝器薄壁管內(nèi)、外壁上的深度為0.1mm的人工切槽缺陷。

2)運用蘭姆波技術(shù)對不銹鋼冷凝器薄壁管進行檢測時,應(yīng)分別從軸向和周向2個方向進行。

3)試驗設(shè)計時,對比試樣上人工缺陷的位置設(shè)計方面,應(yīng)注意避免在聲傳播方向上產(chǎn)生??重合??。周向檢測時,人工缺陷間隔距離應(yīng)不小于30mm;軸向檢測時,人工缺陷應(yīng)在不銹鋼冷凝器薄壁管圓周面上保持適當(dāng)?shù)拈g隔角度。

4)蘭姆波方法可以替代常規(guī)的渦流檢測方法對電站不銹鋼冷凝器薄壁管進行檢測,可及早發(fā)現(xiàn)安全隱患、防止其發(fā)生大面積泄漏,進而確保電站機組的安全運行。