(中國石油化工股份有限公司鎮(zhèn)海煉化分公司，浙江 寧波 315207)

CFB(循環(huán)流化床)鍋爐具有燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、負(fù)荷調(diào)節(jié)幅度大、可在床內(nèi)直接脫硫、實(shí)現(xiàn)低NOx排放、燃料制備系統(tǒng)簡單及易于實(shí)現(xiàn)灰渣綜合利用等眾多優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)用汽、供熱、熱電聯(lián)產(chǎn)及電站鍋爐中被廣泛采用。然而，CFB鍋爐爐內(nèi)水冷壁受高濃度床料沖刷、磨損，導(dǎo)致水冷壁管壁減薄、造成泄漏或爆管事件頻繁發(fā)生[1]，不僅縮短了鍋爐連續(xù)運(yùn)行周期，造成機(jī)組利用率低，且運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用增大。因此，對(duì)水冷壁高覆蓋率、高效率的“體檢”必不可少。在實(shí)踐中，脈沖渦流精掃技術(shù)能快速、準(zhǔn)確定位缺陷部位，及時(shí)排除隱患，為裝置的安全生產(chǎn)提供了保障。

1 原 理

在探頭加載瞬間關(guān)斷電流，激勵(lì)線圈會(huì)激勵(lì)出快速衰減的脈沖磁場，脈沖磁場就會(huì)在管道中產(chǎn)生脈沖渦流。渦流會(huì)產(chǎn)生二次磁場，如果管道上有缺陷，則會(huì)影響加載管道上脈沖渦流狀況，繼而影響接收傳感器上的感應(yīng)電壓。感應(yīng)電壓中含有被測試件的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率及形狀尺寸等綜合信息。脈沖渦流技術(shù)可以通過解析電信號(hào)，判斷試件的壁厚、缺陷等信息。圖1為脈沖渦流技術(shù)原理示意。

圖1 脈沖渦流原理示意

2 優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

目前，在鍋爐壓力容器檢測中常見的無損檢測技術(shù)有超聲導(dǎo)波、超聲波測厚、磁粉探傷、放射檢測及滲透檢測等[2-4]部分，檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見表1。

表1 常用檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

通過上述對(duì)比分析可知，超聲導(dǎo)波、超聲波測厚、磁粉探傷、放射檢測及滲透檢測這幾種方法檢測CFB鍋爐水冷壁缺陷均存在技術(shù)局限性，采用脈沖渦流檢測技術(shù)檢測CFB鍋爐水冷壁缺陷更具優(yōu)勢。該技術(shù)覆蓋面廣、檢測效率高、不受焊縫及被測物件表面狀態(tài)影響，與超聲波測厚儀協(xié)同檢測，其應(yīng)用效果更優(yōu)于其他檢測技術(shù)。

3 應(yīng)用情況

3.1 案例一

2018年12月，某廠CFB鍋爐發(fā)生爆管，其運(yùn)行參數(shù)為：額定蒸發(fā)量410 t/h、額定蒸汽壓力 12.7 MPa、額定蒸汽溫度540 ℃。爆管位置在鍋爐偏上部角落，圖2左墻左側(cè)部位為爆管區(qū)域。對(duì)爆管位置周圍水冷壁管進(jìn)行抽檢，共計(jì)93處，其中，爆管位置左側(cè)墻體45處，右側(cè)墻體48處，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：減薄率(減薄率=最小減薄量/設(shè)計(jì)壁厚)超過30%的位置3處，采用紅色條形標(biāo)記；減薄率為20%～30%的位置23處，采用藍(lán)色條形標(biāo)記;其他管件無明顯問題，采用黑色條形標(biāo)記。

圖2 CFB鍋爐水冷壁管抽檢情況

脈沖渦流技術(shù)對(duì)發(fā)現(xiàn)問題過程進(jìn)行詳細(xì)描述：

(1)脈沖渦流傳感器沿圖3左側(cè)CFB鍋爐爐膛內(nèi)部左墻第27根水冷壁位置，垂直水冷器外壁由上至下(紅色箭頭方向)進(jìn)行掃查，得到右側(cè)脈沖渦流掃查圖片，從圖中可以看出，紅色畫圈部位有明顯凹坑，在脈沖渦流圖最低點(diǎn)2.95 mm對(duì)應(yīng)的現(xiàn)場水冷壁位置進(jìn)行超聲波測厚，最小壁厚為3.10 mm，與設(shè)計(jì)壁厚5 mm相比減薄率達(dá)38%，減薄部位處于焊縫處打磨區(qū)域，用手觸摸可以明顯感覺到凹坑存在。

(2)對(duì)CFB鍋爐爐膛內(nèi)部右墻第2根水冷壁管由上至下掃查，經(jīng)脈沖渦流掃查圖發(fā)現(xiàn)明顯減薄，顯深溝狀，與左墻第27根水冷壁管相比，該凹坑更深，腐蝕更為嚴(yán)重，最終，經(jīng)超聲波測厚儀得到最小壁厚值為2.47 mm，與設(shè)計(jì)壁厚5 mm相比，減薄率高達(dá)50.6%。

圖3 左墻第27根水冷壁焊縫區(qū)域現(xiàn)場照片及對(duì)應(yīng)掃查譜圖

圖4 右墻第二根水冷壁焊縫區(qū)域現(xiàn)場照片及對(duì)應(yīng)掃查譜圖

3.2 案例二

防磨梁是解決水冷壁磨損問題的最有效措施[5]，但實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)防磨梁附近常會(huì)出現(xiàn)爆管問題，如圖5所示。左側(cè)圖為某熱電公司現(xiàn)場爆管照片，位于由下至上第五道防磨梁上部角落處，因此使用超聲導(dǎo)波等其他檢測儀器時(shí)，檢測效率會(huì)大大降低，而脈沖渦流這項(xiàng)檢測技術(shù)可有效避開障礙物進(jìn)行掃查,找出最嚴(yán)重部位，查看腐蝕趨勢。圖6為水冷壁管束防磨梁上下方脈沖渦流掃查譜圖，可以看出防磨梁下方水冷壁管壁厚值普遍比上方水冷壁管壁厚薄，經(jīng)超聲波測厚儀驗(yàn)證，壁厚值相差大約1.5 mm，不僅效率顯著，適于用搶修，還能更好的為分析腐蝕原因提供可靠依據(jù)。

圖5 某熱電公司水冷壁爆管現(xiàn)場

循環(huán)流化床鍋爐爐膛中存在大量由固體顆粒構(gòu)成的床料，這些熾熱的固體顆粒可以是沙子、礫石、石灰石及煤灰，因此，水冷壁表面附著較多灰塵。脈沖渦流精確掃查技術(shù)采用電磁技術(shù)，磁傳感器可提離被測物件一段距離(提離高度不大于5 cm)，對(duì)成像基本無影響，大大提高了檢測效率(見圖7)。

圖6 防磨梁區(qū)域現(xiàn)場照片及防磨梁上方

圖7 帶有灰塵的水冷壁管現(xiàn)場照片及對(duì)應(yīng)掃查譜圖

4 結(jié) 論

(1)脈沖渦流精確掃查采用電磁技術(shù)，為高效率的面掃查，有效避免漏檢，磁傳感器可提離被測物件一段距離，因此CFB鍋爐水冷壁的表面粉塵對(duì)掃查檢測的結(jié)果無影響。通過脈沖渦流掃查譜圖能反映出現(xiàn)場缺陷位置、缺陷深度及區(qū)域范圍，該技術(shù)很適合CFB爐膛內(nèi)水冷壁缺陷檢測所處的復(fù)雜環(huán)境。

(2)CFB鍋爐的物料容易在爐膛內(nèi)水冷壁表面薄弱位置(如底部彎管、防磨梁上下、水冷壁管束焊縫前后)沉集形成粉塵顆粒，造成磨損腐蝕。從鍋爐爐膛內(nèi)水冷壁爆管位置以及檢測焊縫附近的壁厚減薄情況看，該部位損傷符合磨損腐蝕的特征。

(3)脈沖渦流檢測效率高，探頭使用靈活，適用于內(nèi)部環(huán)境復(fù)雜的裝置搶修檢測，且能夠在后期對(duì)水冷壁整體腐蝕趨勢分析提供可靠的數(shù)據(jù)。