高温锅炉管内壁氧化皮无损检测及其剥落风险评估.pdfVIP

2011．09 中国成都 第九届电站金属材料学术年会 高温锅炉管内壁氧化皮无损检测及剥落风险评估 崔雄华刘玉民刘雪峰郑坊平 西安热X-研究院有限公司 摘要：分别介绍了铁素体钢、奥氏体不锈钢锅炉管内壁氧化皮的无损检测方法及应用效果，并对内 壁氧化皮剥落风险进行评估；经对高风险管段进行处理或更换后，大大降低或避免了因氧化皮剥落物 堆积堵塞引起的爆管风险． 关键词：锅炉管氧化皮检测剥落风险 1前言 随着超(超)临界发电技术的发展，特别是温度参数的显著提高，从目前投产的超临界机组来看， 存在的突出问题是锅炉过热器和再热器管的氧化皮剥落问题，该现象已经严重影响到机组运行的可靠 生长特点和剥落进程的研究已有大量报道n刈，这为提高超(超)临界机组运行可靠性、预防氧化皮危 害提供了科学理论依据。 从已投产机组出现的氧化皮问题来看，超(超)临界机组高温过热器、再热器管内壁氧化皮显著增 厚及剥落会给锅炉造成以下危害：(a)氧化皮的绝热作用引起金属超温；(b)在受热面管排下部弯头 部位堆积堵管而引起过热爆管： (c)被蒸汽带走的氧化皮进入汽轮机主蒸汽阀室沉积，影响蒸汽流 通：(d)剥落的氧化皮进入汽轮机，对汽轮机叶片产生侵蚀，严重影响到汽轮机的安全性和经济性。 面对高温锅炉管内壁氧化皮产生的严重问题，开展管子内壁氧化皮厚度测量、剥落状况检测及风 险评估的工作已显得极其重要，通过该项工作，电厂可以发现并及时处理内壁氧化皮过厚、存在明显 剥落倾向及剥落后堆积等高风险管段，从而大大降低或避免由于氧化皮剥落堆积堵管而引起的爆管事 故。 2检测方法及效果 2．1铁素体钢管内壁氧化皮厚度检测 采用高频超声波氧化皮测量专用设备只需打磨掉测点处管子外壁的氧化层，露出金属光泽，即可 进行管子内壁氧化层及金属层厚度的测量。该设备由超声脉冲发生／接收器、示波器及高频探头组成， 通过仪器发出的高频脉冲电压送至超声换能器，产生高频超声波，通过透声楔块及耦合剂将超声波传 至被测管壁中，当超声波遇到金属／氧化层界面及管子内表面时各有一个回波至超声换能器转换成高 频脉冲电压，该电压经过仪器放大之后，即可精确读出超声波在管子金属层及内壁氧化层中的传播时 间，然后依据钢和氧化层中的声速经过计算，即可得出管子内壁氧化层和管壁金属层厚度的数据。 再热器管的内壁氧化皮厚度测量。采用高频超声波方法测量内壁氧化皮厚度，其测量下限值为0．10 Ha以内。在仪器配置得当和检测人员具有丰富的检验经验的 咖，经实验室标定的测量误差在±0．02 基础上，本测量系统还可以检出内壁氧化层局部剥落、内壁氧化层分层及内壁状态较差等高风险管段。 内壁状态较差管子主要是指内孔不圆(多折变形)、存在纵向凸起棱等管子，这类管子容易在内 壁台阶处形成氧化皮鼓包、开裂，相关形貌照片如图1所示。完整的内壁氧化皮以及存在剥落、分层 的形貌如图2所示。 514 中国成都 第九届自#盘属材##术年会 (a)内孔不圆形貌 (b)氧化皮鼓包开裂形貌 藤 5一‘ r__··-一ti I 睁氅墼目豢·：4。j I —■■■ (c)完整的内壁氧化皮显赦形貌 (d)内壁氧化皮分层的显微形貌 田2铁囊体铜管内壁氯化皮掰貌 现场测量时根据锅炉烟气场及蒸汽流向选取管壁温度相对偏高区域进行内壁氧化皮厚度嘲量，测 量中根据回波可判断氧化皮的完整性，记录完整及剥落部位氧化皮厚度值，根据氧化皮厚度测量结果 可以绘出较直观的厚度分布图(不同厚度范围用不同颜色标注)，如图3(a)所示；另外，根据管子已 515 201l09 十目＆部