凝汽器热交换管泄漏会造成锅炉给水水质恶化严重危害机组安全运行提出涡流检验技术对已泄漏的管子有很高的检出率且对管壁腐蚀冲刷减薄等有很好的预测能力因而对存在缺陷隐患的热交换管可及时处理预防事故的发生

凝汽器是使汽轮机排汽变成凝结水的热交换设备凝汽器作为凝汽式汽轮机组热力循环的冷源对整个电厂的安全经济运行具有重要作用凝汽器中装有大量的换热管并通以循环冷却水凝汽器热交换管泄漏会导致锅炉给水水质恶化甚至降低汽轮机效率危害汽轮机安全运行近年来采用内穿过式自比差动线圈的涡流检测方法是检测凝汽器热交换管内外壁缺陷保证机组安全稳定运行最有效和可靠的无损检测方法也是热交换管检测中应用最广泛的无损检测方法

1凝汽器换热管泄漏

1.1泄漏的原因

造成凝汽器泄漏的原因有多种主要有以下几类

1凝汽器铜管在冷却水中的腐蚀有均匀腐蚀与局部腐蚀两类发生均匀腐蚀时铜管以极缓慢的速度溶解此时其使用年限仍然可达120且可以通过数学计算确定其腐蚀减薄速率和材料的使用年限故其危害性并不严重局部腐蚀是较危险的此时材料并未发生均匀腐蚀减薄而是在局部发生点蚀并向纵深发展最终导致材料失效铜管的泄漏往往起源于此

汽轮机在安装过程中及机组大小修揭缸时工具或设备零件落入凝汽器中造成凝汽器换热管损伤或泄漏

汽轮机附属设备的疏水对换热管表面的冲刷磨损造成凝汽器泄漏

管子泄漏时用另一材料加以封堵管堵),由于管堵材质选择不当其耐蚀性和膨胀性较差随着服役周期延长和环境温度的变化容易发生腐蚀脱落老化等问题即发生复发性泄漏

管端与管板连接部位有焊接缺陷造成凝汽器微漏

1.泄漏的危害

凝汽器泄漏是火力发电厂汽水品质不合格的主要原因凝汽器泄漏使冷却水进入凝结水中锅炉给水水质恶化如果处理不当最终会导致过热蒸汽品质不合格凝汽器管发生泄漏轻则导致发电机组降负荷运行进行堵漏处理重则造成省煤器水冷壁腐蚀导致爆管甚至造成汽轮机叶片结垢降低汽轮机效率危害汽轮机安全其直接损失和间接损失是不可估量的

1.3泄漏检测

凝汽器换热管查漏一直是电厂的难题之一当机组处于运行状态凝汽器发生半侧泄漏时可以停止泄漏的半侧进行查漏检查是否发生管堵脱落或松弛或出现新的泄漏点

当机组停机时凝汽器检测的方法有涡流检测和汽侧注水查漏汽侧注水查漏虽然直观但检出率不高尤其是对微漏和将要漏而尚未漏的管子无法准确检测出来不能保证检修质量20世纪90年代开始随着计算机技术的发展和应用涡流探伤技术在阻抗分析法探头制造等方面取得了重大突破从而使涡流检测技术得到普遍应用

涡流检测原理

涡流检测是以电磁感应原理为基础的一种常规无损检测方法当载有交变电流的检测线圈靠近导电试件时由于激励线圈磁场的作用试件中会产生涡流而涡流的大小相位及流动形式受到试件导电性能的影响同时产生的涡流也会形成一个磁场这个磁场反过来又会使检测线圈的阻抗发生变化见图1因此通过测定检测线圈阻抗的变化就可以判断出被检测试件的性能及有无缺陷等

在役机组热交换管的涡流检测通常采用多频检测阻抗分析技术检测探头采用内穿过式自比差动线圈见图差动式线圈的信号输出端是两个匝数相同绕向相反的串接线圈的两端当两个串接的检测线圈所处检测部位的电磁特性相同时两个线圈两端则会产生大小相等而方向相反的感应电压因此输出电压为零当两个检测线圈所处检测部位的电磁特性出现差异时两个线圈两端则会产生大小不等方向相反的感应电压因此在输出端形成不为零的电压信号

对缺陷深度的评价是建立在利用一组不同深度人工缺陷绘制的缺陷深度与响应信号相位角关系曲线的基础上为了更容易识别信号的相位角和判定缺陷的深度将不同深度缺陷响应信号的相位角控制在不超过180°的范围约定将通孔缺陷响应信号的相位角设定40°外表面上不同深度缺陷在40°180°范围内显示根据对比试样上缺陷不同深度与响应信号相位角的关系制作成曲线

3涡流检测应用案例

江苏某电厂300MW机组凝汽器原为上海电站辅机厂制造的单壳体对分单流程表面式凝汽器2004年该电厂采用Siemens公司技术对原机组通流部分进行了改造改造后的凝汽器铜管更换为湖南长沙铜铝材厂生产材质为HSn701管子直径为20mm壁厚为1mm空抽区材质为BFe3011号机组凝汽器发生多次铜管泄漏事故严重影响了机组的安全经济运行201号机组检修期间111根管进行涡流抽查检验

按照JBT47302005《承压设备无损检测要求制作对比试样用一系列不同深度的平底孔和周向环槽来模拟实际缺陷用阻抗平面法进行信号分析时将不同深度人工缺陷的相位作为信号评定的参考值建立评定曲线见图)。涡流检测使用的参数为主频1=25kHz辅频2=12kHz

经检验发现凝汽器铜管腐蚀冲刷严重和通孔形缺陷共计1管子腐蚀穿孔形貌见图管子冲刷减薄后的形貌见图剩余壁厚为60%80%原壁厚的管子共计372为提高经济效益对通孔形缺陷腐蚀冲刷管壁减薄严重的管子全部更换为不锈钢管经对更换铜管的缺陷进行测量缺陷的性质和实际大小与现场涡流检验结果能很好地对应

4结语

凝汽器泄漏造成锅炉给水水质恶化影响机组安全经济运行凝汽器热交换管的停机检验至关重要涡流检验技术不但对已经泄漏的管子有很高的检出率而且对管壁腐蚀和冲刷减薄有准确的预见性可为热交换管的失效分析和凝汽器改造提供可靠的依据依据涡流检测结果对存在缺陷的热交换管采取正确的处理预防和改进措施有助于确保机组的安全经济运行