保障电站锅炉的安全运行,预防各类潜在事故的发生,是其定期检测的核心使命。在役锅炉的检测体系中,除了目视、测厚、硬度、磁粉、渗透、金相、超声及射线这些常规的无损检测(NDT)手段外,针对特定部件的失效模式和检测需求,一系列更为精密的先进检测技术扮演着不可或缺的角色。这些技术包括化学成分定量光谱分析、铁素体含量测定、超声导波以及内外腐蚀检测等,本文将重点探讨其中几种在现场应用广泛的电磁与热成像检测方法。
当检测任务聚焦于管道的腐蚀缺陷时,漏磁检测技术便成为一种核心手段。其物理原理相当直观:在一个完好的铁磁性管道中施加磁场,磁力线会被约束在管壁内,形成一个闭合且均匀分布的磁路。一旦管道的内壁或外壁出现腐蚀坑、减薄等缺陷,该处的磁通路会变窄,磁阻增大,导致部分磁力线“绕行”并穿出管道表面,形成所谓的“漏磁场”。
布置在磁极之间的探测头能够敏锐地捕捉到这个微弱的漏磁场信号。通过对采集到的信号进行数字化处理与分析,工程技术人员可以反演出缺陷的位置、深度乃至轴向长度等关键信息。由于其能够快速扫查并识别缺陷的特性,漏磁检测尤其适用于管道的在线检测工作。
涡流检测是排查换热器管束腐蚀状态的利器。根据被检管材的电磁特性,其技术路径有所不同:对于冷凝器铜管等非铁磁性换热管,通常采用常规的穿过式或内插式探头进行涡流检测;而对于铁磁性材料的换热管,则需应用远场涡流检测(RFEC)技术。无论是哪种路径,其目标都是精确识别由腐蚀导致的穿孔、蚀坑、壁厚均匀减薄等缺陷。在现场应用中,检测信号会受到多种因素的干扰,充分理解并抑制这些影响,是获取可靠检测结果的前提。
远场涡流技术在电站锅炉水冷壁管及各类热交换管的检测中表现出卓越的性能。它对腐蚀、壁厚减薄、横向裂纹等缺陷具有极高的检出能力。通过配置高灵敏度、高分辨率的内置式、外爬式或其他专用探头,并利用 10 Hz ~ 20 kHz 范围内的复合频率,该技术能够检测内径小至 6.35 mm 的管道,对普通碳钢的检测穿透厚度可达 12.70 mm。探头形式的多样性也使其能够适应各种复杂结构与特殊部位的检测需求,常规检测速度可达到 10 m/min,效率显著。
图1 远场涡流检测系统对排管进行扫查示意图
磁记忆检测是一种独特的、着眼于“应力记忆”的诊断方法。它的核心价值在于发现设备中存在的应力集中区、早期疲劳损伤区和材料劣化区。这些区域正是应力腐蚀、疲劳开裂以及高温蠕变损伤最容易萌生的“温床”。
在实际操作中,检测人员会使用磁记忆检测仪对焊缝、弯头等关键部位进行快速扫查,定位出应力异常的峰值点。这些峰值点随后会成为重点关注对象,需要结合表面磁粉、内部超声、硬度测试或金相分析等方法进行深入验证,以最终确认是否存在宏观或微观层面的损伤。可以说,磁记忆检测扮演了“侦察兵”的角色,它为后续更精细的检测指明了方向,极大地提升了检测的针对性和效率。
这种从宏观应力状态反推微观损伤风险的检测逻辑,对设备早期损伤的预防性维护具有重要意义。要准确判读磁记忆信号并关联其与具体损伤的关系,需要深厚的理论知识和丰富的工程经验。这正是专业检测实验室的核心价值所在。
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对于在高温高压下运行的电站锅炉设备,红外热成像是一种高效、非接触的检测手段。它常用于评估设备外部保温层的完好性,或间接判断因深度腐蚀而可能引发的介质泄漏。
其原理是捕捉设备外表面的红外辐射,并将其转化为可视化的温度分布图。一个完好的保温层,其外表面温度应相对均匀且接近环境温度。如果热成像图上出现异常的“热点”,则通常意味着该处的保温结构已经失效,导致内部热量大量外泄。在某些情况下,这种热异常甚至可能是由承压部件发生穿透性腐蚀、高温介质轻微泄漏所引起。通过对比红外热成像图与设备实物,可以快速定位故障区域,为后续的维修提供直观依据。
图2 设备保温层热泄漏的红外热成像图(左)与实物对比图(右)