不銹鋼冷凝器是電站機(jī)組中較常見(jiàn)的設(shè)備之一,是金屬監(jiān)督檢驗(yàn)的重點(diǎn)。目前電站機(jī)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳熱效果好,在電力行業(yè)中獲得廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)國(guó)內(nèi)多次出現(xiàn)電站機(jī)組冷凝器小直徑不銹鋼薄壁管開(kāi)裂或腐蝕穿孔泄漏事故,導(dǎo)致鍋爐給水品質(zhì)下降,不銹鋼冷凝器換熱效率降低,直接影響機(jī)組的正常運(yùn)行。目前國(guó)內(nèi)對(duì)冷凝器不銹鋼薄壁管的檢測(cè)主要采用渦流檢測(cè)法,但渦流差動(dòng)自比式線圈檢測(cè)軸向貫穿薄壁管的條狀缺陷的靈敏度較低,易出現(xiàn)對(duì)這類(lèi)危險(xiǎn)性缺陷的漏檢。因此,需要研究高效率、高靈敏的無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)電站機(jī)組用冷凝器管進(jìn)行檢測(cè)。提出采用蘭姆波檢測(cè)技術(shù)對(duì)小直徑不銹鋼薄壁管進(jìn)行無(wú)損檢測(cè),對(duì)軸向、周向缺陷的可檢性進(jìn)行試驗(yàn)研究,并對(duì)不銹鋼冷凝器管進(jìn)行探索性在役檢測(cè)。

1??基本原理

當(dāng)聲波導(dǎo)體厚度與聲波波長(zhǎng)數(shù)量級(jí)相同時(shí),在聲波導(dǎo)體中斜入射縱波不能激發(fā)獨(dú)立存在的縱波和橫波,而是以適當(dāng)?shù)募?lì)角度激勵(lì)產(chǎn)生由橫波和縱波合成的蘭姆波。蘭姆波在質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)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(cè)的有效手段。當(dāng)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(shí),同樣可以激勵(lì)產(chǎn)生和傳播蘭姆波。

2??檢測(cè)探頭的設(shè)計(jì)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(cè)與板材檢測(cè)顯著差異之一為不銹鋼冷凝器薄壁管檢測(cè)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(shí)現(xiàn)在軸向和周向2個(gè)方向上的檢驗(yàn),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(duì)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(xiàn)軸向或周向的缺陷。軸向傳播的蘭姆波有利于發(fā)現(xiàn)周向缺陷。周向傳播的蘭姆波有利于發(fā)現(xiàn)軸向缺陷。為保證蘭姆波檢測(cè)的可靠性,需從軸向和周向2個(gè)方向分別激勵(lì)蘭姆波對(duì)不銹鋼冷凝器薄壁管進(jìn)行檢測(cè)。

3結(jié)果分析及應(yīng)用

3.1??對(duì)比試樣人工缺陷位置的合理設(shè)計(jì)

對(duì)比試樣上不同深度的內(nèi)、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(jìn)行周向檢測(cè)時(shí),只要各軸向切槽之間保持的距離適當(dāng),蘭姆波探頭接收各缺陷反射回波信號(hào)便不會(huì)相互干擾。試驗(yàn)表明,各切槽之間距離為30mm時(shí)各反射回波信號(hào)間無(wú)干擾。但進(jìn)行軸向檢測(cè)時(shí),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(hào)時(shí),各信號(hào)相互干擾。當(dāng)蘭姆波沿正軸向傳播時(shí),只有距探頭較近的0.5mm切槽的反射回波信號(hào)被很聲檢測(cè)儀接收。距探頭稍遠(yuǎn),深度分別為0.2mm和0.1mm的切槽分別均未被探測(cè)到。當(dāng)蘭姆波沿負(fù)軸向傳播時(shí),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(cè)出來(lái)。從圖7b可知,沿負(fù)軸向探測(cè)時(shí),在90mm探測(cè)距離上深度為0.1mm切槽的回波與150mm探測(cè)距離上深度為0.5mm切槽的回波的幅度基本相同。該探測(cè)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(cè)所接收到的回波信號(hào)低6dB。

檢測(cè)不銹鋼冷凝器薄壁管內(nèi)壁缺陷時(shí)存在同樣的現(xiàn)象。因此,當(dāng)需要在不銹鋼冷凝器薄壁管上加工多個(gè)用于調(diào)整軸向檢測(cè)靈敏度的人工缺陷時(shí),應(yīng)考慮各缺陷之間需間隔一定角度。在實(shí)際檢測(cè)時(shí),如果發(fā)現(xiàn)有回波信號(hào),應(yīng)增加相反方向復(fù)查,以確定是否有其它被??遮擋??的信號(hào)。同理,周向檢測(cè)也應(yīng)如此。

3.2??蘭姆波檢測(cè)不銹鋼冷凝器薄壁管的可靠性

從不銹鋼冷凝器薄壁管對(duì)比試樣人工切槽檢測(cè)的試驗(yàn)結(jié)果可知,蘭姆波檢測(cè)技術(shù)可發(fā)現(xiàn)壁厚為1~2mm不銹鋼冷凝器薄壁管內(nèi)、外壁上深度為0.1mm的缺陷。

3.3??應(yīng)用實(shí)例

對(duì)581根??38mm??2mm的TP347不銹鋼管進(jìn)行蘭姆波檢測(cè),發(fā)現(xiàn)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(jìn)行金相分析,分析結(jié)果與檢測(cè)診斷相符。

4??結(jié)論

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

2)運(yùn)用蘭姆波技術(shù)對(duì)不銹鋼冷凝器薄壁管進(jìn)行檢測(cè)時(shí),應(yīng)分別從軸向和周向2個(gè)方向進(jìn)行。

3)試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)比試樣上人工缺陷的位置設(shè)計(jì)方面,應(yīng)注意避免在聲傳播方向上產(chǎn)生??重合??。周向檢測(cè)時(shí),人工缺陷間隔距離應(yīng)不小于30mm;軸向檢測(cè)時(shí),人工缺陷應(yīng)在不銹鋼冷凝器薄壁管圓周面上保持適當(dāng)?shù)拈g隔角度。

4)蘭姆波方法可以替代常規(guī)的渦流檢測(cè)方法對(duì)電站不銹鋼冷凝器薄壁管進(jìn)行檢測(cè),可及早發(fā)現(xiàn)安全隱患、防止其發(fā)生大面積泄漏,進(jìn)而確保電站機(jī)組的安全運(yùn)行。