不銹鋼冷凝器是電站機組中更常見的設備之一,是金屬監督檢驗的重點。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構簡單、傳熱效果好,在電力行業中獲得廣泛的應用。近年來國內多次出現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,導致鍋爐給水品質下降,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

當聲波導體厚度與聲波波長數量級相同時,在聲波導體中斜入射縱波不能激發獨立存在的縱波和橫波,而是以適當的激勵角度激勵產生由橫波和縱波合成的蘭姆波。蘭姆波在質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,同樣可以激勵產生和傳播蘭姆波。

2??檢測探頭的設計與制作

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軸向或周向的缺陷。軸向傳播的蘭姆波有利于發現周向缺陷。周向傳播的蘭姆波有利于發現軸向缺陷。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結果分析及應用

3.1??對比試樣人工缺陷位置的合理設計對比試樣上不同深度的內、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,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。當蘭姆波沿正軸向傳播時,只有距探頭更近的0.5mm切槽的反射回波信號被超聲檢測儀接收。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壁缺陷時存在同樣的現象。因此,當需要在不銹鋼冷凝器薄壁管上加工多個用于調整軸向檢測靈敏度的人工缺陷時,應考慮各缺陷之間需間隔一定角度。在實際檢測時,如果發現有回波信號,應增加相反方向復查,以確定是否有其它被??遮擋??的信號。同理,周向檢測也應如此。

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果可知,蘭姆波檢測技術可發現壁厚為1~2mm不銹鋼冷凝器薄壁管內、外壁上深度為0.1mm的缺陷。

3.3??應用實例

對581根??38mm??2mm的TP347不銹鋼管進行蘭姆波檢測,發現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,分析結果與檢測診斷相符。

4??結論

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

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

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

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