魏培生，王立坤，唐飛陽(yáng)亮

（中石油獨(dú)山子石化分公司研究院，新疆 獨(dú)山子 833699）

某公司2018年檢修時(shí)，對(duì)熱電廠幾臺(tái)鍋爐的空預(yù)器進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)4#爐空預(yù)器管束低溫段腐蝕嚴(yán)重，部分管束需進(jìn)行整體更換。該空預(yù)器采用臥式順列三回程布置，位于尾部豎井下方；空氣在管內(nèi)流動(dòng)、常溫、0.025MPa；煙氣在管外流動(dòng)、微負(fù)壓、流速8～15m/s、排煙溫度118～130℃；煙氣含有SO2、SO3、NOx等腐蝕性介質(zhì)、含氧量2.8%～6.3%?？疹A(yù)器管束規(guī)格￠57×3mm，材質(zhì)09CuPCrNi-A的防腐蝕考登鋼鋼管。

1 空預(yù)器管束腐蝕類型

對(duì)空預(yù)器管束腐蝕斷裂部位進(jìn)行橫向、縱向解剖觀察發(fā)現(xiàn)：管束直徑方向無(wú)明顯尺寸形變，管束斷裂處橫截面整體減薄并斷裂，嚴(yán)重處薄如紙狀。管束內(nèi)表面光潔、無(wú)腐蝕產(chǎn)物；縱焊縫內(nèi)表面外觀完好，無(wú)錯(cuò)邊、無(wú)咬邊、無(wú)變形、無(wú)外觀缺陷。管束外表面呈鐵銹紅色，局部有蜂窩狀小坑和條狀溝槽，外表面焊縫部位無(wú)外觀缺陷、無(wú)腐蝕溝槽。從內(nèi)外表面腐蝕狀況及整個(gè)管束來(lái)看，腐蝕發(fā)生在管束的外表面且存在局部區(qū)域的均勻減薄，測(cè)厚數(shù)據(jù)表明管束具有典型的均勻腐蝕特征，見(jiàn)圖1。

圖1 空預(yù)器管束截面測(cè)厚

在鍋爐煙氣中含有SO2、SO3、NOx等腐蝕性介質(zhì)，SO3遇煙氣中的水氣就會(huì)產(chǎn)生硫酸蒸汽。由于空預(yù)器中空氣入口的溫度較低、低溫段煙氣溫度不高，硫酸蒸汽凝結(jié)在管束受熱面造成硫酸露點(diǎn)腐蝕。全國(guó)煤質(zhì)的煙氣酸露點(diǎn)基本處于113～148℃之間，與車間118～130℃排煙溫度區(qū)間重合，促使空預(yù)器低溫段管束產(chǎn)生嚴(yán)重的局部均勻減薄。在空預(yù)器管束發(fā)生泄漏后造成局部溫度進(jìn)一步降低，更加劇了泄漏部位附近管束的露點(diǎn)腐蝕。

2 空預(yù)器管束泄漏監(jiān)測(cè)方法

熱電廠空預(yù)器運(yùn)行過(guò)程中未對(duì)管束做相應(yīng)的無(wú)損檢測(cè)。目前管束泄漏監(jiān)測(cè)方法是通過(guò)測(cè)量煙氣中氧氣含量判定管束泄漏的程度；對(duì)管束僅做了漏風(fēng)測(cè)試，然后再針對(duì)泄漏管束進(jìn)行堵管或更換。

空預(yù)器管束生產(chǎn)運(yùn)行中出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕減薄的情況，在目前常用的無(wú)損檢測(cè)方法中，推薦采用遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)技術(shù)可對(duì)管束壁厚進(jìn)行測(cè)量，能獲得很好的檢測(cè)效果，依據(jù)剩余壁厚可以估算管束剩余使用壽命。

3 空預(yù)器管束遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)

遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)技術(shù)對(duì)于在用管束的檢測(cè)一般采取內(nèi)穿過(guò)式探頭，本文使用Φ48mm內(nèi)穿過(guò)式ADA多通道探頭、探頭填充率達(dá)88%，其均勻腐蝕信號(hào)的相位角跟壁厚呈線性關(guān)系，可以很好地反映均勻腐蝕深度的百分比。

檢測(cè)前參考NB/T47013.6-2015《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)：渦流檢測(cè)》加工對(duì)比試樣。試樣上人工缺陷尺寸為：管束斷裂模擬；通孔直徑為壁厚的1.25倍；周向窄凹槽深為壁厚的20%、槽寬為3mm；周向?qū)挵疾凵顬楸诤竦?0%、壁厚的40%，槽寬300mm；單邊缺陷深為壁厚的60%，軸向長(zhǎng)為15mm，其周向幅度為180°。

檢測(cè)系統(tǒng)頻率參數(shù)的選擇。絕對(duì)通道頻率的選擇，調(diào)整頻率f1以獲取一個(gè)相位的度數(shù)，較高的頻率產(chǎn)生一個(gè)較大的相移，對(duì)于絕對(duì)線圈而言，相位和壁厚是線性相關(guān)的。在對(duì)比試樣上，用不同檢測(cè)頻率對(duì)20%的周向?qū)挵疾圻M(jìn)行測(cè)試，相移角度與頻率f1的關(guān)系見(jiàn)圖2。在圖2中可以選擇20°附近的頻率作為檢測(cè)頻率（圖2中框出的區(qū)域），近似理解為：絕對(duì)通道中缺陷相位20°代表腐蝕減薄深度達(dá)20%T（T：管束壁厚）。該方法不需要進(jìn)行換算就能間接近似表示均勻腐蝕深度，在實(shí)際應(yīng)用中具有很好的實(shí)用意義。差分通道頻率的選擇，該通道用于檢測(cè)點(diǎn)狀的局部腐蝕缺陷，其缺陷信號(hào)易于噪聲混淆，應(yīng)選擇能抑制噪聲信號(hào)的頻率參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。在對(duì)比試樣上，用不同檢測(cè)頻率對(duì)噪聲進(jìn)行測(cè)試，噪聲信號(hào)大小與頻率的關(guān)系見(jiàn)圖3，可知噪聲信號(hào)在某一頻率范圍內(nèi)維持最低值（圖3中框出的區(qū)域）。實(shí)際檢測(cè)時(shí)應(yīng)選取差分信號(hào)噪聲小的頻率區(qū)間作為差分通道的檢測(cè)頻率，利于降低噪聲信號(hào)、提高信噪比。

圖2 絕對(duì)通道頻率f1測(cè)試

圖3 差分通道頻率f1、f2測(cè)試

結(jié)合圖2、圖3兩種通道的頻率測(cè)試結(jié)果，取頻率區(qū)間相重合的部分優(yōu)化檢測(cè)頻率參數(shù)。最終選定用于檢測(cè)的頻率參數(shù)，f1=80Hz、f2=160Hz，對(duì)人工缺陷進(jìn)行測(cè)試，對(duì)比試樣上人工缺陷信號(hào)清晰可見(jiàn)。

實(shí)施遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)?？疹A(yù)器管束產(chǎn)生露點(diǎn)腐蝕的部位在管束低溫段，以20%比例在此處重點(diǎn)抽查管束，若腐蝕減薄嚴(yán)重再擴(kuò)大檢測(cè)比例。檢測(cè)過(guò)程中，盡可能使探頭移動(dòng)速度恒定平穩(wěn)、不超過(guò)10m/min，且檢測(cè)時(shí)的檢測(cè)速度與儀器調(diào)試時(shí)的檢測(cè)速度相近。經(jīng)檢測(cè)，空預(yù)器管束實(shí)際腐蝕情況與解剖樣品腐蝕狀況一致：在空預(yù)器的低溫段管束局部區(qū)域出現(xiàn)因露點(diǎn)腐蝕引起的周向減薄，且腐蝕長(zhǎng)度在1m以內(nèi)，其余部位未發(fā)生露點(diǎn)腐蝕，現(xiàn)場(chǎng)空預(yù)器管束遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)圖譜見(jiàn)圖4。依據(jù)火力發(fā)電廠鍋爐機(jī)組檢修導(dǎo)則，管束壁厚腐蝕或磨損超過(guò)70%需要堵管或更換，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)判廢的管束切割后發(fā)現(xiàn)：管束最薄處薄如紙狀、在外壁存在明顯腐蝕痕跡，其余部位進(jìn)行超聲測(cè)厚檢測(cè)，測(cè)厚結(jié)果與遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)結(jié)果非常接近，進(jìn)一步證明了遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)方法的有效性。

圖4 空預(yù)器管束遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)圖譜

管束剩余使用壽命估算。該電廠共有5臺(tái)鍋爐，空預(yù)器管束在8～10年內(nèi)都存在大量更換情況，管束規(guī)格為￠57×3mm，其年均勻腐蝕量為0.3～0.4mm。若管束未發(fā)生泄漏，按照腐蝕或磨損接近70%未采取措施進(jìn)行計(jì)算，剩余時(shí)間約為2年；若管束發(fā)生泄漏、造成局部溫度進(jìn)一步降低，加劇了管束的露點(diǎn)腐蝕速率，剩余使用時(shí)間遠(yuǎn)小于2年。

4 空預(yù)器管束檢測(cè)建議

定期進(jìn)行遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)，監(jiān)控管束壁厚腐蝕變化情況，獲得易發(fā)生露點(diǎn)腐蝕部位的腐蝕速率，估算管束剩余使用時(shí)間，合理安排檢維修周期、減少非計(jì)劃停工次數(shù)。對(duì)泄漏管束采取封堵或更換措施，避免空預(yù)器局部溫度降低、產(chǎn)生嚴(yán)重的露點(diǎn)腐蝕。

5 空預(yù)器管束遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)注意事項(xiàng)

（1）分析管束腐蝕原因，確定管束腐蝕類型，有助于缺陷類型的判定。對(duì)明確的腐蝕類型，通過(guò)遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)可準(zhǔn)確判定缺陷類型及腐蝕量。

（2）制定遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)工藝時(shí)，應(yīng)對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)系統(tǒng)的頻率進(jìn)行優(yōu)化。

（3）管束剩余使用壽命評(píng)估。依據(jù)管束判廢原則及剩余壁厚，從理論上估算管束繼續(xù)使用的時(shí)間。