CN110441405A - 高温蒸汽管道疏水管孔附近热疲劳裂纹检测对比试块 - Google Patents

高温蒸汽管道疏水管孔附近热疲劳裂纹检测对比试块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高温蒸汽管道疏水管孔附近热疲劳裂纹检测对比试块，包括高温蒸汽管道内壁热疲劳龟裂对比试块及高温蒸汽管道内壁疏水管孔四周径向热疲劳裂纹对比试块；高温蒸汽管道内壁热疲劳龟裂对比试块具有轴向和周向不同深度人工裂纹缺陷，用于确定相控阵检测检测基准灵敏度，对管道内壁热疲劳龟裂自身高度进行定量测量；高温蒸汽管道内壁疏水管孔四周径向热疲劳裂纹对比试块具有管孔四周径向不同方向及深度人工裂纹缺陷，用于对管道内壁疏水管孔四周径向热疲劳裂纹进行检测和识别。本发明能够实现高温蒸汽管道疏水管孔附近热疲劳裂纹有效检测、快速识别和准确定位定量，减少或避免火电机组因高温蒸汽管道疏水管管座泄漏引起的事故。

Description

高温蒸汽管道疏水管孔附近热疲劳裂纹检测对比试块
技术领域
本发明属于火力发电技术领域，尤其涉及一种高温蒸汽管道疏水管孔附近热疲劳裂纹检测对比试块。
背景技术
随着国内外火电机组温度、压力参数的不断增加、在役机组服役时间的增长以及机组的深度调峰，近年来，火电机组多次出现因高温蒸汽管道疏水管孔附近热疲劳裂纹引起的疏水管管座泄漏事故。高温蒸汽管道疏水管孔附近热疲劳裂纹以两种形态存在：管道内壁热疲劳龟裂裂纹和管道内壁疏水管孔四周径向热疲劳裂纹。管道内壁热疲劳龟裂，常规超声检测不易发现，相控阵检测只能检出热疲劳龟裂，对龟裂的自身高度定量不准确；管道内壁管孔四周径向热疲劳裂纹存在于管座角焊缝下部，裂纹分布于管道内壁管孔四周、垂直于管孔内壁成径向分布，所在位置结构较为复杂，传统检测方法不易发现，虽然相控阵检测具有很大优势，但不同方向、位置的裂纹与结构信号辨识较为困难，并且定量不准。因此高温蒸汽管道疏水管孔附近热疲劳裂纹检测、辨识、定位和定量难度较大，热疲劳裂纹扩展引起疏水管管座泄漏时常发生。
发明内容
本发明的目的是提供一种高温蒸汽管道疏水管孔附近热疲劳裂纹检测对比试块，包括高温蒸汽管道内壁热疲劳龟裂对比试块及高温蒸汽管道内壁疏水管孔四周径向热疲劳裂纹对比试块；
所述高温蒸汽管道内壁热疲劳龟裂对比试块具有轴向和周向不同深度人工裂纹缺陷，用于确定相控阵检测检测基准灵敏度，对管道内壁热疲劳龟裂自身高度进行定量测量；
所述高温蒸汽管道内壁疏水管孔四周径向热疲劳裂纹对比试块具有管孔四周径向不同方向及深度人工裂纹缺陷，用于对管道内壁疏水管孔四周径向热疲劳裂纹进行检测和识别。
借由上述方案，通过高温蒸汽管道疏水管孔附近热疲劳裂纹检测对比试块，基于不同深度人工裂纹缺陷，确定相控阵检测基准灵敏度，实现热疲劳龟裂自身高度的准确定量；通过管道内壁疏水管孔四周径向不同方向及深度人工缺陷，实现疏水管孔四周径向热疲劳裂纹的检测、辨识、定位和定量。能够实现高温蒸汽管道疏水管孔附近热疲劳裂纹有效检测、快速识别和准确定位定量，减少或避免火电机组因高温蒸汽管道疏水管管座泄漏引起的事故，并且提高相控阵在高温蒸汽管道检测中的应用，保证火电机组的安全运行和经济效益。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明RPL-1高温蒸汽管道内壁热疲劳龟裂对比试块结构主视图；
图2是本发明RPL-1高温蒸汽管道内壁热疲劳龟裂对比试块结构俯视图；
图3是本发明RPL-2高温蒸汽管道内壁疏水管孔四周径向热疲劳裂纹对比试块结构主视图；
图4是本发明RPL-2高温蒸汽管道内壁疏水管孔四周径向热疲劳裂纹对比试块结构俯视图；
图5是本发明RPL-2高温蒸汽管道内壁疏水管孔四周径向热疲劳裂纹对比试块结构侧视图。
图中标号：
1-相控阵检测探头；2-高温蒸汽管道轴向截面；3-相控阵检测声场覆盖区域；4-内壁人工裂纹缺陷；5-疏水管；6-插入式管座角焊缝；7-高温蒸汽管道径向截面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参图1、图2所示，RPL-1高温蒸汽管道内壁热疲劳龟裂对比试块具有轴向和周向不同深度人工裂纹缺陷，用于确定相控阵检测检测基准灵敏度，对管道内壁热疲劳龟裂自身高度进行定量测量。
RPL-1对比试块中缺陷一至缺陷六为内壁纵向裂纹、缺陷七至缺陷十一为内壁横向裂纹。
RPL-1对比试块结构尺寸：管道直径Φ≥248mm时，推荐248mm(周向弦长)×280mm(轴向长度)；直径Φ＜248mm时，推荐Φ(周向直径)×280mm(轴向长度)。
RPL-1对比试块人工缺陷分布及尺寸：分布于对比试块内弧线中间轴向，缺陷一至试块轴向较近端面距离、缺陷一至缺陷六相互间轴向距离和缺陷七至缺陷十一相互间轴向距离为40mm，缺陷七距较近端面的端点至较近端面距离为55mm，缺陷一至缺陷六为轴向人工缺陷，缺陷七至缺陷十一为周向人工缺陷。
参图3至图5所示，RPL-2高温蒸汽管道内壁疏水管孔四周径向热疲劳裂纹对比试块具有管孔四周径向不同方向及深度人工裂纹缺陷，用于对管道内壁疏水管孔四周径向热疲劳裂纹进行检测和识别。
RPL-2对比试块中缺陷一至缺陷八为内壁管孔周围、由管孔延伸至母材径向裂纹。
RPL-2对比试块结构尺寸：管道直径Φ≥400mm时，推荐400mm(周向弦长)×300mm(轴向长度)；直径Φ＜400mm时，推荐Φ(周向直径)×300mm(轴向长度)。
RPL-2对比试块人工缺陷分布及尺寸：分布于对比试块内壁疏水管孔四周，分布于管道轴线0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°位置，疏水管孔径向人工缺陷。
RPL-1对比试块、RPL-2对比试块人工缺陷尺寸见表1。
表1对比试块人工缺陷尺寸(单位：毫米)
利用RPL-1对比试块确定检测基准灵敏度和实现管道内壁热疲劳龟裂自身高度的准确定量的过程包括：
步骤一：相控阵检测仪器的调节。进入向导建立新组，工件形状选择平面，厚度选择对比试块和检测管道厚度较大者；聚焦法则类型选择扇形，聚焦深度选择检测管道厚度；声束起始最小角度选择35°，最大角度选择70°；通过CSK-ⅠA试块R50、R100圆弧调节仪器的声速，通过15mm深Φ1.5mm通孔调节仪器延迟和灵敏度。
步骤二：仪器基准灵敏度调节。找到RPL-1对比试块中人工裂纹6缺陷一在45°声束角度附近的最高回波，反射波高增益满屏80％作为热疲劳龟裂检测的基准灵敏度。
步骤三：热疲劳龟裂的检测及自身高度定量。分别找到RPL-1对比试块中人工裂纹6缺陷二至缺陷六的最高回波，记录缺陷的位置(如此过程中幅值超过仪器可读量程可适当降低dB值，但定位结束应调回相应数值)；保持探头最高回波位置不动，将仪器增益15dB，找到对应人工缺陷上端点的衍射信号，通过改变声束角度找到最高回波，确定衍射信号位置，此时缺陷位置和衍射信号位置厚度方向差的绝对值，即为所调节仪器测量对比试块人工缺陷的高度测量值；通过对比所测缺陷二至缺陷六自身高度值与真实值，确定仪器测量值与真实值的误差范围及误差量，用于实际检测过程中数据修正。在基准灵敏度基础上提高2dB作为扫查灵敏度，扫查过程中发现热疲劳龟裂缺陷，找到最高回波确定缺陷位置；保持探头最高回波位置不动，扫查灵敏度提高15dB进行前端衍射信号的测量，通过对比试块对检测缺陷自身高度数据进行修正作为热疲劳龟裂自身高度的检测值。
利用RPL-2对比试块，结合RPL-1试块确定检测基准灵敏度和实现管道内壁疏水管孔四周径向热疲劳裂纹的有效检测和快速识别的过程包括：
步骤四：管道内壁疏水管孔四周径向热疲劳裂纹检测。
第一步，与管道轴向成0°～45°方向热疲劳裂纹检测：仪器调节步骤参照步骤一和步骤二、缺陷自身高度测量参照步骤三；检测过程中相控阵探头1管道轴向方向放置，作锯齿型扫查，扫查时还应作10°～15°的左右转动。
第二步，与管道轴向成45°～90°方向热疲劳裂纹检测：(1)仪器调节。根据管道直径选择对应AOD楔块，工件形状选择凸面，厚度选择对比试块和检测管道厚度较大者；聚焦法则类型选择扇形，聚焦深度选择检测管道厚度；声束起始最小角度选择35°，最大角度选择70°或可调最大值的小者；通过RPL-1对比试块人工缺陷七调节仪器的声速、仪器延迟和灵敏度，找到RPL-1对比试块中人工裂纹6缺陷七的最高回波，反射波高增益满屏80％作为基准灵敏度，基准灵敏度提高2dB作为扫查灵敏度；参照步骤三，通过RPL-1中人工缺陷七～缺陷十一对管道周向检测缺陷自身高度进行修正作为疏水管孔内壁周向缺陷及RPL-2对比试块缺陷三和缺陷七位置自身高度的检测值；检测过程中相控阵探头1周向放置，作锯齿型扫查，扫查时还应作10°～15°的左右转动。
该高温蒸汽管道疏水管孔附近热疲劳裂纹检测对比试块，基于不同深度人工裂纹缺陷，确定相控阵检测基准灵敏度，实现了热疲劳龟裂自身高度的准确定量；通过管道内壁疏水管孔四周径向不同方向及深度人工缺陷，实现了疏水管孔四周径向热疲劳裂纹的检测、辨识、定位和定量。能够实现高温蒸汽管道疏水管孔附近热疲劳裂纹有效检测、快速识别和准确定位定量，减少或避免火电机组因高温蒸汽管道疏水管管座泄漏引起的事故，并提高相控阵在高温蒸汽管道检测中的应用，保证火电机组的安全运行和经济效益。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种高温蒸汽管道疏水管孔附近热疲劳裂纹检测对比试块，其特征在于，包括高温蒸汽管道内壁热疲劳龟裂对比试块及高温蒸汽管道内壁疏水管孔四周径向热疲劳裂纹对比试块；
所述高温蒸汽管道内壁热疲劳龟裂对比试块具有轴向和周向不同深度人工裂纹缺陷，用于确定相控阵检测检测基准灵敏度，对管道内壁热疲劳龟裂自身高度进行定量测量；
所述高温蒸汽管道内壁疏水管孔四周径向热疲劳裂纹对比试块具有管孔四周径向不同方向及深度人工裂纹缺陷，用于对管道内壁疏水管孔四周径向热疲劳裂纹进行检测和识别。
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