火電廠金屬部件的相控陣超聲檢測

伍洲聞，程寒亮

在對火電廠各個生產(chǎn)工藝進行全面檢查和安全監(jiān)測的過程中，需要對不同類型的儀器設(shè)備和生產(chǎn)設(shè)備進行有序篩選，并保障金屬部件和非金屬部件能夠正常使用。金屬部件的表面缺陷問題主要源于原材料質(zhì)量不符合規(guī)定標準、焊接操作質(zhì)量較低等核心技術(shù)因素，因此會逐步凸顯應(yīng)力集中的狀態(tài)以及力學(xué)結(jié)構(gòu)，還會直接關(guān)聯(lián)到各類生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備的正常運行狀態(tài)。

1 火電廠金屬部件的主要應(yīng)用位置

1.1 超臨界直流鍋爐

超臨界直流鍋爐，是很多火電廠中普遍應(yīng)用的熱能裝置之一，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)流調(diào)壓等自動控制功能，并能夠顯著降低對周邊環(huán)境的影響程度。但是在超臨界直流鍋爐設(shè)備的實際使用過程中，會經(jīng)常出現(xiàn)較多系統(tǒng)故障問題，與其內(nèi)部金屬部件有關(guān)，例如給水溫度的突變、鍋爐受熱面泄漏爆破、蒸汽溫度過高、鍋爐內(nèi)部燃料品質(zhì)失衡等問題，會直接關(guān)聯(lián)到鍋爐設(shè)備的正常使用狀態(tài)以及熱能轉(zhuǎn)換效率。在火電廠企業(yè)中，超臨界直流鍋爐設(shè)備的生產(chǎn)效率以及實際功率等核心技術(shù)參數(shù)并不完全穩(wěn)定，還會直接影響到鍋爐設(shè)備與發(fā)電機組之間的連接強度。此類鍋爐設(shè)備內(nèi)部金屬部件普遍集中在安裝連接以及焊接位置上，對各項機械系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)功能造成一定影響。尤其在自動化以及智能化的超臨界直流鍋爐設(shè)備中，各類金屬部件能夠呈現(xiàn)不同的使用功能和性能指標參數(shù)，還會對蒸汽壓力和環(huán)境壓力等數(shù)據(jù)參數(shù)產(chǎn)生一定影響。部分火電廠在研發(fā)與應(yīng)用超臨界直流鍋爐設(shè)備的過程中，會對其中部分金屬部件進行表面缺陷檢查以焊接強度檢驗等工作，也能夠精準把控鍋爐設(shè)備內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)換效率。

1.2 汽動引風(fēng)機

在火力發(fā)電廠中，汽動引風(fēng)機設(shè)備的應(yīng)用也非常廣泛，但是也會出現(xiàn)較多設(shè)備故障問題，與金屬部件直接相關(guān)，例如軸承異常升溫故障問題、葉片卡澀故障問題以及振動故障問題等等。很多火力發(fā)電廠企業(yè)在引進較多熱能動力裝置以及發(fā)電機組設(shè)備的過程中，很容易忽略某一類別機器設(shè)備內(nèi)部金屬部件的具體使用功能以及質(zhì)量性能評估指標等內(nèi)容，因此在實際生產(chǎn)管理過程中，也容易出現(xiàn)較多機械和電氣故障問題，對不同生產(chǎn)機器設(shè)備的正常運行狀態(tài)造成嚴重的影響。在對汽動引風(fēng)機設(shè)備進行故障檢修操作的過程中，需要對金屬軸承和其他金屬部件進行全面的質(zhì)量檢驗和無損檢測，才能夠充分保障熱能動力裝置與發(fā)電機組之間的精準連接狀態(tài)。若汽動引風(fēng)機設(shè)備所處的運行環(huán)境存在較多不穩(wěn)定的環(huán)境因素和人為誤操作因素，則可以有序進行安全檢查和應(yīng)急處理等工作。若汽動引風(fēng)機設(shè)備的內(nèi)部金屬部件存在表面缺陷例如裂縫和斷裂等問題，則需要及時采取更換維修等措施，避免影響到汽動引風(fēng)機設(shè)備的正常使用壽命。根據(jù)汽動引風(fēng)機設(shè)備的額定功率以及模擬運行狀態(tài)，在對其內(nèi)部金屬部件進行集中檢修操作的過程中，需要盡量排查周邊環(huán)境中是否存在較多灰塵和煤塵，以免出現(xiàn)爆炸等安全責任事故。

1.3 汽動給水泵

在眾多熱力發(fā)電廠中，汽動給水泵是非常關(guān)鍵的給水設(shè)備之一，但是在實際運行過程中，也會存在較多故障問題，與其內(nèi)部金屬部件的實際應(yīng)用參數(shù)有關(guān)，例如運行效率降低以及振動過大等現(xiàn)象，都與設(shè)備內(nèi)部金屬部件存在磨損有關(guān)。很多火電廠企業(yè)的生產(chǎn)車間普遍存在較多噪聲以及空氣污染問題，與汽動給水泵設(shè)備的實際運行效率降低有關(guān)，在對給水流量以及壓力參數(shù)進行自適應(yīng)調(diào)節(jié)的過程中，需要盡量避免出現(xiàn)較多環(huán)境污染物，例如被污染的水資源等等，會直接影響到設(shè)備內(nèi)部各類金屬部件的傳導(dǎo)性以及抗氧化性。部分軸承以及焊接處的金屬部件，對設(shè)備外部環(huán)境因素非常敏感，若金屬部件和非金屬部件普遍存在較多損傷現(xiàn)象以及調(diào)參故障等問題，不僅會直接影響到鍋爐設(shè)備的正常運行狀態(tài)，還會對周邊人員和環(huán)境造成一定影響。若汽動給水泵設(shè)備內(nèi)部金屬部件失靈或者磨損過大，除卻更換金屬部件之外，也需要對汽動給水泵內(nèi)部不同功能系統(tǒng)進行全面的安全檢查，避免影響到各個功能系統(tǒng)之間的銜接質(zhì)量以及自動控制精度。除此之外，汽動給水泵設(shè)備中的各類金屬部件，若在完成焊接固定操作之后設(shè)備運行效率并未得到改善，還需要全面排查設(shè)備內(nèi)部是否存在較多煤塵和灰塵。

2 火電廠金屬部件的表面缺陷檢測要點

2.1 檢測要求

在火電廠中，根據(jù)金屬部件的不同應(yīng)用位置以及具體使用功能，可以適用于不同的表面檢測技術(shù)標準，尤其對于原材料自身缺陷因素以及焊接工藝缺陷因素等情況，需要及時采用科學(xué)有效的檢測技術(shù)方案，才能夠及時確定后續(xù)儀器設(shè)備的運行維護工序。根據(jù)國家標準火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程中的相關(guān)規(guī)定，在對金屬部件進行焊接質(zhì)量檢測工作的過程中，需要對焊接前、焊接中以及焊接后三個核心階段進行精準檢測，可以選用無損檢測技術(shù)方法，對高溫高壓條件進行嚴格管控。為充分保障金屬部件的完整性以及安全可靠性，根據(jù)國家標準的相關(guān)規(guī)定要求，需要對焊接和熱處理工序進行嚴格監(jiān)控，可以利用滲透檢測以及磁粉檢測技術(shù)方法，快速輸出精準的檢測數(shù)據(jù)結(jié)果。很多火電廠中的金屬部件實際應(yīng)用位置和功能性能指標參數(shù)相對比較特殊，因此也會間接約束和限制各項無損檢測技術(shù)方法的實際應(yīng)用效果，但是可以根據(jù)近距離無損檢測技術(shù)方案的具體應(yīng)用流程，對標檢測工件表面可能存在的質(zhì)量缺陷問題以及安全隱患因素，才能夠及時采取相應(yīng)的解決方案。

2.2 檢測機器設(shè)備

不論選用何種檢測機器設(shè)備，在對火電廠金屬部件進行表面缺陷檢測以及性能檢測的過程中，需要保障某類機器設(shè)備的實際運行功率以及操作參數(shù)在國家標準規(guī)定的范圍之內(nèi)。專業(yè)的無損檢測技術(shù)方法，所對應(yīng)的檢測機器設(shè)備，能夠?qū)x表精度、主儀器性能以及輔助器材進行嚴格規(guī)定，并保障儀器設(shè)備的檢修和保養(yǎng)工序符合日常應(yīng)用需求。若某類無損檢測機器設(shè)備的精度參數(shù)并不符合實際要求，則需要及時進行校驗操作，避免影響到金屬部件的表面缺陷檢測結(jié)果以及性能指標結(jié)果的精確度以及可靠性。根據(jù)專業(yè)檢測機器設(shè)備所顯示的數(shù)據(jù)結(jié)果，可以對某類金屬部件的基準值進行嚴格比對和統(tǒng)計分析，并嚴格檢驗檢測儀器設(shè)備是否存在較大數(shù)據(jù)誤差，將多次檢測結(jié)果的有效性和合理性進行全面檢驗和客觀統(tǒng)計分析。除此之外，在火力發(fā)電廠中，相關(guān)人員需要對專業(yè)檢測儀器設(shè)備進行定期檢修和保養(yǎng)管理，并將其置于安全穩(wěn)定的貯存環(huán)境之中，避免其影響到不同批次金屬部件的質(zhì)量檢測工作進展。

2.3 檢測物料和人員

在對火電廠金屬部件進行全面質(zhì)量和性能檢測工作的過程中，需要詳細劃分檢測物料以及人員組合，并對待檢測項目進行編碼統(tǒng)計，例如金屬部件的機械性能、元素測定、無損檢測以及金相分析等相關(guān)內(nèi)容，并根據(jù)不同類別金屬部件以及生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備，詳細標定檢測物料的具體編碼形式，將其分配給檢測人員小組。若在無損檢測操作的過程中，充分運用磁粉、載液以及磁懸液等物料，則需要嚴格按照國家規(guī)定和相關(guān)技術(shù)標準進行物料采購工作，并保障金屬部件的實際使用條件符合預(yù)期檢測要求。在對各類金屬部件進行表面缺陷檢測以及內(nèi)部性能檢測操作的過程中，需要對待檢測物料和已完成檢測物料進行詳細分類，避免出現(xiàn)物料混淆等情況。在火電廠中，專業(yè)的檢測人員，需要具備一定安全意識和環(huán)保意識，并充分重視每項重復(fù)的金屬部件檢測操作流程和關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)等相關(guān)內(nèi)容。根據(jù)專業(yè)檢測人員的具體操作程序，能夠?qū)ξ锪线M行安全存放，也能夠及時判斷和識別金屬部件的狀態(tài)是否正常，還能夠協(xié)助火電廠企業(yè)及時篩選出原材料不合格的金屬部件采購批次。

2.4 檢測環(huán)境

在實際的金屬部件表面檢測過程中，除了以上質(zhì)量控制因素外，還有一大質(zhì)量控制因素，即環(huán)境因素。金屬部件表面檢測的環(huán)境因素主要包括光照環(huán)境和溫度環(huán)境。在執(zhí)行磁粉檢測程序時，如果在實際檢測過程中環(huán)境溫度過低，則容易造成磁懸液凝固甚至結(jié)冰。針對這種情況，如果改善溫度環(huán)境較為困難，可采取向磁懸液添加防凍液的方法來減小其凝固可能性。相反，如果環(huán)境溫度過高，磁懸液敏感度會顯著下降，進而影響到檢測結(jié)果的準確性。在執(zhí)行滲透檢測程序時，如果環(huán)境溫度過高，則可能使?jié)B透液在檢測過程中出現(xiàn)干涸，進而造成滲透液無法回滲，最終影響到檢測結(jié)果準確性。因此，對于火電廠而言，保障專業(yè)檢測環(huán)境和設(shè)備操作環(huán)境的穩(wěn)定性和安全性，是有效提升金屬部件缺陷檢測質(zhì)量的關(guān)鍵點，也能夠進一步約束不規(guī)范檢測行為的產(chǎn)生。在全面管控金屬部件檢測環(huán)境參數(shù)的過程中，專業(yè)檢測人員需要對光照傳感器以及溫度傳感器設(shè)備所采集到的各項數(shù)據(jù)指標進行動態(tài)統(tǒng)計分析，并將數(shù)據(jù)結(jié)果同步到電子顯示屏上，協(xié)助檢測人員判斷和識別檢測環(huán)境中的不穩(wěn)定和不安全因素，為提升檢測效率奠定堅實的基礎(chǔ)。

3 火電廠金屬部件的相控陣超聲檢測方法

3.1 相控陣超聲檢測技術(shù)概述

很多火力發(fā)電廠在研發(fā)與應(yīng)用各項生產(chǎn)輔助設(shè)備和檢測設(shè)備的過程中，不能夠完全實現(xiàn)對金屬部件的缺陷檢測以及質(zhì)量性能檢測目標，尤其在實際投入使用過程中，不能夠精準定位金屬部件的具體缺陷和故障產(chǎn)生原因，因此會嚴重影響各類金屬部件的正常使用狀態(tài)，還會增加金屬部件材料的重復(fù)購置成本費用。相控陣超聲檢測技術(shù)方法，能夠?qū)Ω黝惔龣z測金屬部件的表面和內(nèi)部缺陷因素進行精準定位和識別分析，并能夠?qū)饘俨考母黜棇傩詤?shù)進行有效檢驗，確保不同類別金屬部件的功能和性能指標符合實際生產(chǎn)需求。但是在實際應(yīng)用相控陣超聲檢測技術(shù)方法的過程中，需要對陣列晶片探頭尺寸以及聲束發(fā)射角度范圍進行系統(tǒng)預(yù)置，才能夠確保各類信號發(fā)射頻率以及接收吸收比例的穩(wěn)定性?；痣姀S在運用此項超聲檢測技術(shù)方法的過程中，能夠顯著提升金屬部件表面和內(nèi)部缺陷因素的整體檢出率，也能夠為火電廠生產(chǎn)技術(shù)人員提供安全可靠的設(shè)備故障檢修和維護保養(yǎng)策略。根據(jù)相控陣超聲檢測設(shè)備輸出的具體數(shù)據(jù)結(jié)果，儀器設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)更強大的數(shù)據(jù)存儲和可視化分析功能，并對各類金屬部件的實際應(yīng)用質(zhì)量進行預(yù)測分析和量化統(tǒng)計。

3.2 大管徑對接環(huán)焊縫檢測

在石油化工行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，大管徑對接環(huán)焊縫檢測技術(shù)方法的廣泛應(yīng)用，能夠有效檢驗金屬管道表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的缺陷因素和安全隱患因素，也被應(yīng)用在火電廠的生產(chǎn)質(zhì)量檢測等關(guān)鍵環(huán)節(jié)之中。在對火電廠再熱管道的具體規(guī)格和材料類別進行詳細分類的過程中，能夠?qū)ΤＲ?guī)超聲探頭和相控陣超聲探頭所得出的缺陷參數(shù)結(jié)果進行嚴格比對，缺陷問題的整體檢出率有所提升，并對超聲探頭檢測角度進行了全面的校驗，還能夠?qū)?shù)據(jù)結(jié)果及時同步到計算機系統(tǒng)設(shè)備之中。在對大管徑對接環(huán)焊縫進行缺陷檢測和內(nèi)部結(jié)構(gòu)檢測的過程中，雖然焊縫表面基本平整，但是其內(nèi)部金屬元素的排布形式并不完全規(guī)則，也能夠提供更加精準的缺陷檢測參數(shù)結(jié)果。相控陣超聲檢測技術(shù)方法的有效應(yīng)用，能夠進一步提升各個典型缺陷參數(shù)的精確度和可靠性，能夠從周向位置、焊縫深度、水平位置、周向?qū)挾?、縱向?qū)挾纫约八綄挾鹊雀鱾€類別中詳細劃分金屬部件的具體缺陷程度。針對大管徑對接環(huán)焊縫進行缺陷檢測的過程中，需要對焊縫位置是否存在夾渣以及裂紋等缺陷因素進行精準定位識別以及統(tǒng)計分析，并綜合判斷不同檢測位置的金屬部件是否具有可用性。

3.3 高中壓汽輪機隔板檢測

在火電廠中，汽輪機是被廣泛應(yīng)用的核心生產(chǎn)動力設(shè)備之一，因此需要對其內(nèi)部金屬部件進行整體質(zhì)量以及性能檢測，才能夠確保其實際生產(chǎn)質(zhì)量和運行狀態(tài)參數(shù)的穩(wěn)定性和可靠性。其中在對高中壓汽輪機進行隔板檢測操作的過程中，核心檢測區(qū)域為隔板外環(huán)與葉片圍帶之間的主焊縫，并且主焊縫的深度和寬度相對較大，非常容易出現(xiàn)未熔合等典型缺陷問題。尤其在對各類生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備進行全面安全檢查的過程中，此類檢測區(qū)域非常容易被忽略，因此在對汽輪機隔板區(qū)域進行金屬部件缺陷檢測操作的過程中，需要對此類面積型缺陷問題進行集中解決，對相控陣超聲發(fā)射裝置的入射角度要求相對較高。若檢測面與主焊縫存在一定偏差角度，在選用常規(guī)檢測裝置的過程中，很多超聲信號會難以被接收和識別分析，從而降低了金屬部件的靈敏度。相控陣超聲檢測的聲束覆蓋范圍大，具有角度可調(diào)和動態(tài)聚焦的特點，較常規(guī)超聲接收回波信號能力較強，對面積型缺陷檢出率較高。

3.4 受熱面小徑管焊縫檢測

在火電廠中，受熱面小徑管材料能夠被廣泛應(yīng)用在各類生產(chǎn)工序之中，其輕量級以及容易安裝配置等獨特應(yīng)用優(yōu)勢，能夠及時減少發(fā)電機組的能量轉(zhuǎn)換次數(shù)，但是很容易出現(xiàn)爆管泄漏等常見的質(zhì)量通病問題以及缺陷因素，能夠直接影響到發(fā)電機組的非計劃停運狀態(tài)。受熱面小徑管的焊縫檢測工序是非常關(guān)鍵的，需要對焊縫表面以及內(nèi)外壁進行無損檢測操作，才能夠及時排查各項安全隱患因素和質(zhì)量通病問題。在應(yīng)用相控陣超聲檢測技術(shù)方法的過程中，需要對探頭檢測角度以及聚焦深度進行現(xiàn)場調(diào)整，保障檢測區(qū)域能夠涵蓋全部焊縫，還能夠及時穿過兩個小徑管之間的縫隙，減少檢測盲區(qū)數(shù)量。因此在對部分火電廠過熱器的受熱面對接焊縫進行相控陣超聲檢測操作的過程中，缺陷問題主要集中在兩管并排之間的焊縫位置上，并且基本屬于未熔合缺陷問題。因此在對各類金屬部件的焊縫位置進行全面缺陷和性能檢測的過程中，需要檢測角度以及聚焦深度等數(shù)據(jù)參數(shù)進行適度調(diào)整。

3.5 汽輪機葉根檢測

在很多火電廠中，汽輪機是非常關(guān)鍵的熱能動力裝置，也能夠直接銜接各類發(fā)電機組裝置設(shè)備等技術(shù)資源，因此在對汽輪機葉根部位進行金屬部件缺陷檢測操作的過程中，需要對容易出現(xiàn)斷裂問題的檢測區(qū)域進行重點標記和排查，確保各類缺陷因素能夠被精準定位和識別分析。尤其在第一和第二齒內(nèi)的凹陷位置處，葉片結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，常規(guī)的超聲探頭不能夠放置在此類區(qū)域之內(nèi)，很容易遺漏較多缺陷因素，因此在應(yīng)用相控陣超聲檢測技術(shù)的過程中，可以對實際檢測面進行動態(tài)模擬和分析，減少檢測盲區(qū)和死角。在應(yīng)用相控陣超聲檢測探頭的過程中，需要對不同齒的內(nèi)凹部位進行精準定位和識別分析，并對檢測面的具體位置參數(shù)進行同步采集，及時識別和統(tǒng)計分析裂紋缺陷問題，全面展現(xiàn)葉根部位的波形結(jié)構(gòu)特征信息。相控陣超聲檢測設(shè)備能夠?qū)Υ龣z部位進行精準定位，缺陷問題的檢出效率普遍偏高。

3.6 高溫螺栓檢測

高溫螺栓的常規(guī)超聲檢測已經(jīng)成熟，并且檢出率也很高，但是在檢測時需要檢測人員對不同波形進行分析。而通過相控陣超聲檢測，操作人員可以從圖像直觀分析波形，提高檢測效率。對比常規(guī)超聲檢測技術(shù)方法，在應(yīng)用相控陣超聲檢測技術(shù)的過程中，需要對刻槽人工缺陷因素以及異常回波結(jié)果進行直觀展示，并保障定量分析結(jié)果的可靠性和精確度。除此之外，在對高溫螺栓等細節(jié)金屬部件進行缺陷和性能檢測操作的過程中，需要嚴格篩選待檢測金屬部件，將表面缺陷和材料內(nèi)部缺陷進行有效區(qū)分和識別分析，并及時同步到火電廠相關(guān)工藝管理系統(tǒng)以及設(shè)備管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫之中。在對高溫螺栓檢測參數(shù)進行可視化分析以及定量統(tǒng)計操作的過程中，需要盡量避免出現(xiàn)較多主客觀影響因素，并對異常回波信號進行重點標注和回溯處理，并及時給出科學(xué)合理的后續(xù)解決方案。

4 結(jié)語

火力發(fā)電廠的金屬部件不僅運行工況較為惡劣，且制造工藝復(fù)雜。經(jīng)長時間運行后，金屬部件會產(chǎn)生一些缺陷，這些缺陷對于金屬部件的安全運行危害很大。因此，就要對其進行檢測，從而及時發(fā)現(xiàn)缺陷、消除缺陷。相控陣超聲檢測已在部分電廠檢修中得到應(yīng)用，并且檢測結(jié)果較好，也得到了電廠專業(yè)人員的認可。