锅炉受热面管氧化皮的超声波检测探讨.docVIP

精品论文 参考文献 锅炉受热面管氧化皮的超声波检测探讨 黄斌 　　广东大长安检测有限公司 广东茂名 525000 　　摘要：本文主要针对锅炉受热面管氧化皮的超声波检测展开了探讨，详细阐述了氧化皮生成的机理和危害，并对超声波检测技术的应用作了系统的分析研究，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。 　　关键词：锅炉；受热管面；氧化皮 　　锅炉受热面管若产生氧化皮将会对锅炉的运行有着极大的危害。因此，对锅炉受热面管氧化皮进行检测历来都是预防锅炉爆管的重要手段。而超声波技术的应用，则对锅炉受热面管氧化皮的检测有了极大的帮助。基于此，本文就锅炉受热面管氧化皮的超声波检测进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定帮助。 　　1 氧化皮的生成机理及危害 　　1.1 氧化皮的生成机理 　　在亚临界及以上机组的锅炉高温段受热面管内，过热蒸汽温度都大于540℃，此时的高温水蒸汽与金属材料中的铁直接反应，生成Fe3O4并放出H2，且温度越高，这种蒸汽腐蚀就越剧烈，具体化学反应式如下： 　　3Fe＋4H2Orarr;Fe3O4＋4H2 （1） 　　蒸汽温度的不同反应产生的氧化皮组成也有所区别。当温度小于570℃时，产生的氧化皮主要由Fe3O4和Fe2O3构成，形成的氧化皮组织较为致密，可以避免基体母材的进一步氧化；但当温度大于570℃时，产生的氧化皮主要由Fe2O3、Fe3O4和FeO构成，其中Fe2O3在最外侧，Fe3O4在中间，FeO在最里侧，此时形成的氧化皮组织疏松，致密性差，易受外界作用，从而使基体母材不断与高温水蒸汽发生化学反应，加剧了氧化皮的生成。 　　1.2 氧化皮的危害 　　高温受热面管氧化皮问题一直是困扰电站锅炉安全运行的重要因素。氧化皮的导热系数比基体母材低，当产生氧化皮后，会影响传热效果，易造成管壁超温，管壁超温反过来又会使氧化皮的厚度增加，如此形成恶性循环。此外，由于氧化皮塑性和热膨胀系数与基体母材差别较大，在锅炉启、停过程中，管内壁氧化皮极易产生脱落，造成堵塞爆管。因此，在检修期间对高温受热面内壁氧化皮进行厚度测量，及时监控氧化皮的情况，对机组安全经济地运行具有重要意???。 　　2 内壁氧化皮厚度测量的基本原理 　　受热面内壁基体金属在高温下与水蒸汽反应生成了氧化皮。该层氧化皮与管内壁基体金属紧密接合，形成了一个固体与固体的紧密结合界面（氧化皮与内壁基体金属）。由于ｚ界面两侧物质的密度不同，声阻抗也不同，当超声波垂直入射到氧化皮与管子内壁的界面上时，会产生一定程度的反射，如图1所示。 　　其测量原理如下：首先由超声波探测仪发出高频脉冲电压，通过电缆送至高频探头，在探头中产生频率为15MHz的超声波，通过透声契及耦合剂将超声波传至被测管子的内壁中。当超声波遇到基体金属和氧化皮界面时，由于界面两侧的声阻抗不同，96％的声能会产生透射，4％的声能会产生反射，第1个反射回波会传至探头，并被转换成高频脉冲电压；而96％的超声波在穿过氧化皮背面时，会再发出一个反射回波，即第2个反射回波，如图2所示。利用超声波接收器接收2次反射回波信号，2个信号的到达时间差Delta;ｔ则是超声波在2倍氧化皮厚度中的传播时间，根据超声波在氧化皮内的声速ｖ可获得管内壁氧化皮和基体金属的有效厚度d＝vDelta;t/2。 　　图2 氧化皮超声波检测回波示意图 　　3 现场测量 　　3.1 超声波测厚仪测量情况 　　该台锅炉的末级过热器管布置在水平烟道中，材质为12Cr2MoWVTiB，管子规格为phi;51mmtimes;9mm，从炉右至炉左共90屏，投运时间约为8.5万h。检验用仪器为Karl Deutsch公司生产的型号为Echograph ODS2002的氧化皮测厚仪，能分辩出厚度＞0.10mm的氧化皮回波，测量精度为plusmn;0.05mm，同时配有1个频率为15MHz、晶片尺寸为phi;3mm的纵波直探头，现场测量值见表1。 　　表1 1#炉末级过热器（炉后侧）内部氧化皮测量数据（mm） 　　现场分别对右数第23～27屏、第46～52屏、第54屏和第80～89屏末级过热器炉后侧第1根进行测量，共计抽查了36点。其中测点－1位于末级过热器U型弯头上方1m处，测点－2位于末级过热器U型弯头上方0.4m处。从测量数据可以看出：所抽部位普遍存在氧化皮，其中最大值出现在右数第47根上的测点－2位置，厚度已达0.2948mm（氧化皮测量回波见图3所示）。 　　图3 测点47－2氧化皮测量波形图 　　3.2 内窥镜检查情况 　　为了检查末级过热器管内壁氧化皮的真实状况，现场又对部分末级过热器管进行了内窥镜检查，检查发现：管内壁的确普遍存在氧化皮，与超声波测量结果一致，且部分管子内壁的氧化皮