陈 云，张丽娜，李晓东

（1.广州声华科技有限公司，广东广州510700；2.湖南应用技术学院，湖南常德415100；3.广东国华粤电台山发电有限公司，广东台山529228）

超超临界锅炉水冷壁管道焊缝的射线检测分析

陈 云1，张丽娜2，李晓东3

（1.广州声华科技有限公司，广东广州510700；2.湖南应用技术学院，湖南常德415100；3.广东国华粤电台山发电有限公司，广东台山529228）

针对某电厂1000MW超超临界机组锅炉的水冷壁管道多处焊缝泄露现象，利用射线检测方法，在合理选择检测工艺的基础上，对管道焊缝进行了检测。结果在管道焊缝处发现纵向裂纹，且裂纹沿壁厚是由管道内壁向外壁扩展。所得结果为后续进一步优化焊接工艺，制定焊后热处理工序，防止管道焊缝再次产生裂纹，提供了实际依据。

超超临界锅炉；水冷壁；焊缝；射线检测

当前，超超临界机组在国内外均已批量投运，积累了良好的运行经验，已有一套完整而成熟的设计、制造技术。因此，技术成熟的大容量超临界机组将是我国清洁煤发电技术的主要发展方向，也是解决电力短缺、能源利用率低和环境污染严重等问题的最现实和最有效的途径，其经济和社会效益十分明显[1-2]。

然而，当前超超临界机组在运行过程也存在一些问题。尤其锅炉的水冷壁是故障的频发部位。为此不少人对其进行了专门研究。温顺利等[3]报道了某电厂锅炉水冷壁发生泄漏的情况，并对泄漏原因进行了分析，提出了应对措施。姚炜等[4]针对某超超临界锅炉的水冷壁泄漏故障，通过对同类型锅炉的调研和此次泄漏原因现场检测及实验分析，水冷壁管子在中间混合集箱入口区域产生热疲劳，导致开裂，最终发生泄漏。蔡晖等[5]指出鳍片与管子在焊接过程中产生裂纹并扩展，其原因是鳍片硬度高、脆性大，而且存在原始缺陷。赵醒龙等[6]针对小直径水冷壁管及较薄鳍片密封结构，在安装组对过程中极易产生严重变形缺陷，进行了细致分析，并提出了相应控制措施。曹海兵等[7]，对某电厂一超超临界锅炉水冷壁爆管原因进行了调查分析，结果表明，爆管是由于水冷壁向火侧局部严重超温造成。

某电厂1000 MW超超临界机组锅炉为塔式结构。锅炉多次停炉后上水，均发现水冷壁有多处泄漏，漏点多达40多处，泄漏的位置多是标高40~70 m之间螺旋水冷壁四角现场安装焊口。本文在已有水冷壁泄漏故障研究报道的基础上，针对该电厂1 000 MW超超临界机组锅炉水冷壁管道焊缝的开裂现象，利用射线检测方法，对裂缝进行了检测，得到了裂纹形貌，为后续进一步优化焊接工艺，防止管道焊缝再次产生裂纹，提供了实际依据。

1 射线检测技术

射线检测是利用射线能够穿透物体来发现物体内部缺陷的一种检测方法。射线能够使胶片感光或者激发材料发出荧光。射线在穿透物体过程中按照一定的规律衰减，利用衰减程度与射线感光或者激发荧光的关系可检查物体内部的缺陷。与其他检测方法相比，射线检测具有的优点是独一无二的，它为检测工作提供的报告记录永久、准确且通用性极强。由于该种检测方法对被损工件在结构表面方面没有过多的要求，加上其普适性与灵敏度极高，实现了不连续性描述，经过实践积累与时间检验，成为一种能够广泛适用于各种材料、各种产品的体积型无损检测方法。射线检测的原理为，当射线进入被检物体内时，其强度必然会减小，减小多少不仅与射线能量有关，还与被检物体的体积、密度、性质等有关，若被检物体内有缺陷，必然会影响到射线强度的减少。

2 水冷壁管道的射线检测及分析

2.1 检测工艺

由于射线照射方向与裂纹夹角问题，射线检测对于裂纹类的面积型缺陷不具优势。标准规定，裂纹检出角不应大于10°，为兼顾缺陷检出率与检测效率，只能采用焦距来弥补夹角问题。对于小径管，为提高根部面积形成缺陷（裂纹）的检出率及检测效率，采用垂直透照成像方式。

压力容器射线检测的种类很多，其中易于穿透物质的有X射线、γ射线、中子射线3种。其中X射线和γ射线广泛用于锅炉压力容器焊缝和其他工业产品、结构材料的缺陷检测，而中子射线仅用于一些特殊场合。对于射线源，本次检测选用X射线源。

焦距则应在裂纹检出角给定范围内进行选择。管排水冷壁，采用一次透照5道焊口的方式。根据图1，可计算螺旋水冷壁水冷壁的一次透照长度。

图1 管子中心间距计算示意图

对于螺旋段有：

当采用一次透照5道焊口时，一次透照长度为

裂纹检出角不大于10°时，如图2所示，焦距L0应不小于：

本次射线检测的焦距取为800 mm.

图2 焦距计算示意图

小径管是一种典型的大厚度比试件。对小径管环焊缝的检测，经常采用高电压、短时间的曝光参数，这样做可以减少厚度大的部位的散射比，降低边蚀效应，提高灵敏度，扩大一次透照检出范围。

2.2 结果分析

水冷壁管道某处焊缝的射线检测结果如图3所示。在焊缝处存在裂纹，且裂纹沿管道轴线方向，即为纵向裂纹。将该处焊缝切割，取其断面进行分析，得到裂纹沿管道壁厚方向的形态，如图4所示，显然，裂纹沿壁厚的扩展方向是由内壁往外壁开裂。

图3 管道焊缝射线检测照片

图4 管道焊缝断面照片

3 结束语

本文利用射线检测技术，获得了水冷壁管道焊缝的裂纹形貌，为后续制定消除裂纹的方法提供了实际依据，同时，也为今后水冷壁管道的焊接工艺优化、制定焊后热处理工序奠定了基础，从而有利于进一步提高水冷壁管道焊缝的可靠性。

[1]徐通模，袁益超，陈干锦，等.超大容量超超临界锅炉的发展趋势[J].动力工程学报，2003，23（3）：2363-2369.

[2]陈听宽.超临界与超超临界锅炉技术的发展与研究[J].世界科技研究与发展，2005，27（6）：42-48.

[3]温顺利，谢波，蒋向南.1000MW超超临界锅炉T23钢水冷壁防泄漏探讨[J].电力建设，2010，31（9）：82-86.

[4]姚炜，屈国民，赵兴龙.超超临界锅炉水冷壁泄漏原因分析[J].湖南电力，2016，36（6）：76-78.

[5]蔡晖，刘鸿国，洪道文，等.超超临界锅炉水冷壁开裂原因分析[C]//中国电机工程学会清洁高效燃煤发电技术协作网2010年会，2010：59-62.

[6]赵醒龙，李越胜.超超临界锅炉水冷壁管屏焊接变形缺陷分析及工艺控制[J].机电工程技术，2008，37（9）：110-112.

[7]曹海兵，刘世刚.关于某锅炉水冷壁管爆管的失效分析[J].装备制造技术，2016（8）：208-210.

Analysis on Water-WallCracking of Ultra SupercriticalBoiler Based on RT

CHEN Yun1，ZHANG Li-na2，LIXiao-dong3
（1.Guangdong Guohua Yuedian Taishan Power Generation Co.，Ltd.，Guangzhou Guangdong 510700，China；2.Hunan Applied Technology University，Changde Hunan 415100，China；3.Guangdong Guohua Yuedian Taishan Power Generation Co.，Ltd.，Taishan Guangdong 529228，China）

In order to deal with the phenomenon of 1000mw ultra supercritical boiler water-wall pipe in weld leakage，this paper tested the pipe weld joint，using the RT based on the reasonable selection of testing process. The crack along the axis of the pipe is detected on the pipe weld joint，and growth along the tube wall from inner wall to externalwall.The result is used for welding process，and avoiding the crack.

ultra supercritical Boiler；water-wall；weld joint；RT

TK222.9

B

1672-545X（2017）04-0163-03

湖南省教育厅科学研究一般项目（16C1173、14C0767）

陈云(1989-)，男，湖南永州人，助理工程师，本科，主要从事电厂承压设备的检测及CAE分析与强度评定工作；张丽娜(1987-)，女，河南鹤壁人，硕士，助教，主要从事过程装备仿真及优化和节能与环保等研究。