唐 彬

（上海電力股份有限公司 吳涇熱電廠，上海 200241）

某發(fā)電公司的兩臺600MW火力發(fā)電機組，鍋爐系亞臨界一次中間再熱控制循環(huán)汽包爐（型號為G—2008／17.5—M901），π型鍋爐。鍋爐系統(tǒng)在運行九年后，因末級過熱器管內壁產(chǎn)生嚴重的氧化皮脫落情況，并在下部彎頭處形成堆積甚至于堵塞，由此共造成了連續(xù)7次超溫和爆泄事故的發(fā)生，如圖1所示。

1 末級過熱器

末級過熱器的結構為W型，其規(guī)格和材質見表1。SA213－T91鋼成分屬于馬氏體耐熱鋼，具有鐵磁性。

2 現(xiàn)有檢測技術

圖1 2＃爐末級過熱器曝管現(xiàn)場

表1 末級過熱器規(guī)格和材質

目前國內主要有以下幾種技術檢查鍋爐受熱面管子內壁氧化皮的堆積情況，以此來預防爆管的發(fā)生（見表2）。

表2 高溫高壓管道內壁氧化皮現(xiàn)有檢測技術

射線檢測（RT）在工業(yè)上常用于檢查金屬部件或焊縫的內部質量，其通過射線照射和暗室處理能直觀、準確地檢測出其內部缺陷的形狀、尺寸和大小。RT技術運用到鍋爐末級過熱器管內壁氧化皮的脫落和堆積檢測中，從可操作性、經(jīng)濟性、直觀和準確性考慮，具有表2中三種檢測技術無法比擬的優(yōu)勢。

3 射線檢測方法

傳統(tǒng)膠片射線檢測。把裝有膠片和鉛板的暗盒布置在被檢測工件適當部位，利用射線使暗盒內的膠片感光，并通過暗室處理成像。

CR（computed radiography）。將柔性成像板替代裝有膠片的暗盒，當射線穿透檢測工件后記錄信息，通過專用掃描儀讀取，最后在計算機中顯示數(shù)字化圖像。

DR（Digital radiography）。數(shù)字平板成像技術，包括非晶硅、非晶硒、CMOS三種數(shù)字平板，可做成大面積平板一次曝光形成圖像。

CR和DR的原理基本相同，均是利用射線在穿透不同的物體時與物質相互作用，通過吸收和散射而使強度發(fā)生變化，感光材料接收到該強度變化的信號，經(jīng)信號處理最后形成所需要的影像。

三種射線檢測方法的原理及設備見表3。

4 三種射線檢測方法的試驗對比

4.1 照相

三種射線檢測方法都是利用射線源進行照相，因此在照相過程中不管是采用γ源、X射線探傷機或者CR和DR檢測時可以采用的脈沖射線機都必須要注意輻射安全防護，時間、距離和屏蔽是輻射安全防護的三要素。

表3 三種射線檢測原理及設備

當CR和DR采用GE公司的XR系列脈沖射線機進行照相時，由于其感光曲線與工業(yè)膠片曝光曲線不同，在對比度和寬容度上有比較大的動態(tài)范圍，射線能量可以大幅度降低；CR和DR的曝光時間要比工業(yè)膠片少一半以上。因此，從理論上講能使操作人員可能被照射的劑量下降一個數(shù)量級。

一旦現(xiàn)場檢測環(huán)境不能滿足焦距600mm和透照厚度大于10mm等照射條件時，CR和DR只能采用γ源或X射線探傷機進行照相。

脈沖射線機工作時每秒發(fā)射15個脈沖，但是其射線管壽命只有50 000脈沖，直接造成檢測成本提高。

4.2 成像方式

傳統(tǒng)膠片射線檢測的特點是使用工業(yè)膠片，必須使用暗室處理成像。但是，其機動性強，其他工序如沖洗、觀片和儲存均可以在試驗室同步進行流水作業(yè)，且成本低廉。

CR是使用IP板（磷光成像板），采用專業(yè)掃描儀（例如：GE的CRx25P）間接數(shù)字成像，IP板分為軟硬兩種，IP板重復使用前需要消影處理。

DR是使用非晶體硅或非晶體硒做成的DR板（例如：GE的DXR250V），通過軟件處理直接數(shù)字成像。DR要求所有工序都需在現(xiàn)場處理，對設備、人員、檢測環(huán)境等工作條件要求非常高，設備成本昂貴。

4.3 觀片方式

傳統(tǒng)膠片射線檢測使用LED觀片燈，通過肉眼和量尺判斷成像質量和內容。

CR通過將影像掃描入計算機后進行觀片，掃描質量影響觀片效果。

DR可以直接通過軟件對影像進行處理。但是，DR的動態(tài)捕捉功能在現(xiàn)場毫無用武之地。

4.4 存儲方式

一般工業(yè)膠片可以通過專業(yè)的膠片掃描數(shù)字成像（FDR）系統(tǒng)或者高端平板掃描儀存儲入計算機，也可以利用數(shù)碼相機進行拍攝。

CR和DR由于已經(jīng)在電腦屏幕上顯示影像圖片，因此可以直接存儲或處理。

4.5 檢測效率

增加人工成本可以讓傳統(tǒng)膠片檢測方法取得更高的效率，但CR、DR無明顯效果。

傳統(tǒng)膠片檢測方法在相同時間內現(xiàn)場實際檢測速度要比DR和CR快一倍以上。

通過試驗對比表明，傳統(tǒng)膠片檢測方法比CR和DR更適應現(xiàn)場檢測環(huán)境。但是，操作人員的能力、設備和材料的選擇、工藝參數(shù)的變化均會對其檢測結果產(chǎn)生直接影響。并且，F(xiàn)DR底片掃描存儲系統(tǒng)的設備成本雖然比CR、DR低，但也不便宜。

5 檢測方案

為了能達到檢測目標，對操作人員、設備、參數(shù)進行優(yōu)化，進一步細化檢測方案，見表4。同時，在保證成像效果的基礎上，舍棄了FDR系統(tǒng)而選用了更經(jīng)濟的Perfection V700Photo平板掃描儀。

表4 檢測方案

末級過熱器管為U型彎，其氧化皮的堆積從下彎頭底部開始，彎曲半徑大于100mm。并且，管排間距小，所有管排均不排除有堵塞的可能。鑒于這些設備特性，檢測要求見表5。

末級過熱器氧化皮堆積膠片射線照相檢測的透照布置，如圖2所示。

表5 檢測要求

圖2 射線檢測透照布置圖

6 實際檢測效果

6.1 檢測結果

某發(fā)電公司的2號機組檢修中，對末級過熱器管道內壁氧化皮堆積情況進行了檢測。根據(jù)檢測結果（見表6），及時制定了相應措施從而有效防止了機組啟動時，末級過熱器系統(tǒng)因氧化皮脫落、堆積、堵塞等原因造成的爆泄事故，減少了非計劃停運次數(shù)。氧化皮堆積厚度h不小于15mm，即超過管子1／3通徑，必須進行割管清理，否則會造成通流面積不夠，引起爆管。

表6 2號鍋爐末級過熱器內壁氧化皮檢測結果

6.2 成像效果

通過成像效果觀察。傳統(tǒng)膠片檢測方法能保證成像質量，如圖3所示。

圖3 傳統(tǒng)膠片檢測方法現(xiàn)場檢測效果

7 結論

（1）針對鍋爐末級過熱器工況條件來講，傳統(tǒng)膠片檢測方法從其操作性、安全性和經(jīng)濟性上看要明顯優(yōu)于CR和DR。

（2）根據(jù)現(xiàn)場使用效果，傳統(tǒng)膠片檢測方法同樣適用于鍋爐受熱面其它管子（磁性或非磁性材料）氧化皮脫落情況的檢測。

（3）末級過熱器氧化皮的RT檢測，有效地防止了超溫曝管事故的發(fā)生，保證了發(fā)電機組的安全運行，為其它金屬監(jiān)督部件的檢測技術完善提供了借鑒。

（4）RT向數(shù)字化、PC化方向發(fā)展，在現(xiàn)場檢測環(huán)境滿足的條件下，應考慮采用高分辨率成像板（依據(jù)檢測部位特征，用柔性暗袋或金屬暗盒）。

（5）CR和DR技術在電站檢修中的運用，對于其操作性和經(jīng)濟性，有待于在今后工作中作進一步的探索和實踐。