火力发电厂在役铸钢件阀门裂纹检测.pdf

囟 经验交流 火力发电厂在役铸钢件阀门裂纹检测 马寅山夏舞艳李咏梅 广州声华科技有限公司 摘要 阐述火力发电厂在役铸钢件Nf q 裂纹的检测方法，并介绍和探讨了裂纹深度、长度、自身高度的测 量方法 。 关键词火力发电厂；在役铸钢件阀门；裂纹；超声检测；磁粉检测 0 前言 2 内部裂纹一超声检测 刖吾 网毒 ‘Is 写 一矗 笪 卢槿 9 铸钢件阀门因设计灵活且成本低廉， 在火力发电 厂锅炉四大管线中应用普遍。然而，随着运行时间的 增加 ，受应力、温度等因素的影响，阀体内部和表面 会产生裂纹， 给阀门的正常运行带来安全隐患， 因此， 需要有合理的无损检测方法对阀体进行全面检查。 超声波对内部裂纹非常敏感， 利用超声检测技术 可以有效地检测裂纹的深度、长度、高度等信息；磁 粉检测可有效地检测表面和近表面的裂纹，综合这 2 种方法对阀门进行检测，为阀门的安全运行提供判断 依据。 1 裂纹产生机理 在铸钢件阀门生产过程中，由于工艺制定与实际 操作的偏差，铸件成分、结构和缺陷数量及分布不可 避免地存在变化和波动，故而产生气孔、缩松缩孔、 金属间化合物、夹杂等缺陷f 1 ] 。这些缺陷使阀体内相 应的有效承载面积减小 ，在承受载荷时产生缺 口效 应，造成局部应力集中程度较大，成为疲劳裂纹萌生 源 J 。通常，缩松缩孔较易出现在厚断面和两交界面 的内部，受应力作用可能演变为 内部裂纹；气孔、夹 杂等缺陷出现在阀体表面或外层区域， 受应力作用可 能会萌生成表面、近表面裂纹。 裂纹的产生对阀门的运行造成巨大的安全隐患， 因此， 必须针对不同位置， 选用相应的裂纹检测方法 。 2 ． 1 超声检测原理 通过探头 电声能量转换器 发射超声波进入铸 钢件阀体 内部，若遇到缺陷其声阻抗发生变化，进而 透射率、反射率也会发生变化，反映在探伤仪的波形 也就不同【 3 】 。通过回波反射的多少、强弱、形状、分 布范围、动态波形以及铸造冶炼工艺、服役状况等因 素来分析判断在役铸钢件阀体内的缺陷。 2 ． 2 超声检测工艺 1 参照 G B ／ T 7 2 3 3 ． 2 2 0 1 0标准 铸钢件超声检测 第 2部分高承压铸钢件和 J B ／ T 4 7 3 0 ． 3 2 0 0 5标准 承压设备无损检测 第 3部分超声检测，用横 波斜探头作为主要检测手段，以纵波直探头为辅助； 2 1选择规格为 2 ． 5 P 1 0 1 0 K1 的横波斜探头和规 格为 2 ． 5 MI - I z O1 4I I 1 1 1 1 的纵波直探头； 3 调节灵敏度 横波斜探头使用 自然的 非人工 平面型缺陷 裂纹尺寸在壁厚方向 或垂直于表面且远大于声束 的侧壁来校核， 实际工程中可以采用阀门端部的结构 反 射来 校 核 ，将 反射 波 调至满 屏 8 0 ％，再增加 1 2 d B 2 0 d B作为检测灵敏度。 纵波直探头① 距离幅度校正曲线法，用一系 列几何尺寸相同、 声程不同的反射体 平底孔或横孔 的回波高度得出；② 距离增益尺寸法，用一系列理 论上计算的声程、仪器增益、垂直于声束轴线的平底 孔直径的关系得出。 2 0 1 3 年 第3 4 卷 第4 期 自动化与信息工程 4 5 2 | 3 缺陷检测及判断 检测前，查阅阀门相关资料，了解阀体各位置的 厚度、结构形状等信息。检测时，斜探头作横向、纵 向 1 0 0 ％扫查，从波幅、位置、动态波形等方面对缺 陷回波信号进行分析，加以定性。在役阀门常见缺陷 及其回波特性有 1 点状夹杂缺陷波形特征 回波波峰清晰、 尖锐， 移动探头时回波迅速消失， 探头旋转 9 O 。扫查有同样 的特征； 2 线状夹杂缺陷波形特征 回波有多个波峰， 探 头沿缺陷长度方向移动，波形变化不明显；探头前后 移动波高迅速降低； 3 裂纹波形特征 回波幅度较高、 波峰陡峭尖锐、 起波速度快且波前陡峭，探头前后、左右移动波峰交 替出现。在缺陷另一侧扫查也有较高的缺陷回波；探 头旋转 9 0 。扫查无缺陷回波。 2 ． 4 裂纹测长与测高 检测在役阀门，不仅需要准确地区分裂纹缺陷， 更重要的是测定裂纹的几何尺寸，即裂纹的长度和高 度。 1 裂纹的长度测量采用端点 6 d B法用 K1 探 头发现裂纹后，探头沿着裂纹方向左右移动，找到裂 纹两端的最大反射波，分别以这 2个端点反射波高为 基准，继续向左、向右移动探头，当端点反射波高降 低一半 或 6 d B时，探头中心线之间的距离即为裂 纹的指示长度。 2 裂纹的高度测量采用上下端点衍射波法 将 K1探头置于任一探测面，找到缺陷波后缓慢向前移 动探头，当找到缺陷的上端点反射波时，再细微地移 动探头，使上端点前出现上端点衍射信号 如图 1 所 示的裂纹上、下端点衍射信号示意图，记录回波位 置；缓慢向后移动探头，当找到缺陷的下端点反射波 时，再细微地移动探头，使下端点后出现下端点衍射 信号 如图 1 所示的裂纹上、 下端点衍射信号示意图 ， 记录回波位置； 将探头置于另一探测面以同样的方法 找到上、下端点衍射信号并记录回波位置 见图2裂 纹测高示意图，若 L l 2 则该裂纹垂直于检测面， 其高度 △ 一 ；若 L 1 ≠ 2 则是倾斜裂纹，其倾 斜高度仙 [ 一A n f △ ] 。 图 1 裂纹上、下端点衍射信号示意图 ￡1 ●- 一 图2 裂纹测高示意图 3 铸钢件阀门磁粉检测 受近场区和始波的影响， 对铸钢件阀门的表面和 近表面裂纹的超声检测灵敏度并不高，而磁粉检测对 这类缺陷具有非常高的灵敏度，并且可快速、全面地 检测阀体外表面。因此， 在役阀门检测还应以磁粉检 测方法作为补充。 检测前，用砂轮机清理阀体表面的油漆和锈层等 影响磁痕辨识的物质，再喷涂适当厚度的反差剂。采 用型号为 MP - A． 2 L 单磁轭 和 C D X- 4 B 交叉磁轭 的磁粉探伤仪对阀体外表面进行全面检测 。 对于阀门 肩部、冒口等易产生裂纹的部位应重点检测。 4 工程案例 某电厂 1 0 0 0 MW 超超临界机组检修时，要求对 启动循环泵进 口电动阀进行全面无损检测。 采用上述 检测方法， 超声检测发现阀门的背部位置有两条裂纹