周 宁

(中国大唐集团科学技术研究院有限公司 西北电力试验研究院，西安 710021)

某火力发电厂锅炉屏式过热器频繁发生爆管泄漏事件，经分析是由于屏式过热器弯管部位受应力腐蚀，裂纹由内壁产生并扩展至外壁,从而引起泄漏。应力腐蚀开裂是奥氏体不锈钢失效的主要形式之一，在裂纹产生的初期，如果能够有效、准确地检测出裂纹并对材料进行更换，便可避免此类事故的发生。笔者以该厂锅炉为例，介绍了对奥氏体不锈钢弯头进行超声检测的方法及注意事项。

1 试验方案

1.1 仪器和探头的选择

仪器选用型号为CTS-9008PLUS的数字超声探伤仪。

探头的选择受管材尺寸、材料及缺陷性质的影响，需要根据影响因素进行理论验证，定制一定尺寸和材料的探头。由于管材材料为奥氏体不锈钢，晶粒组织较为粗大，对超声波具有强烈的衰减作用[1]，故采用双晶探头可减弱晶粒散射，同时改变焦点，调整合适的检测范围，提高检测灵敏度[2]。

沿钢管外圆进行周向扫查的横波检测是管材检测的主要方式，为了能检测钢管内壁裂纹缺陷，必须使纯横波达到管道内壁，即入射角β条件如式(1)所示[3]。

arcsin(cs/cL)<β

(1)

式中：D为管外径；T为管厚度；cs为钢中的横波声速；cL为钢中的纵波声速。

取cs=3 230 m·s-1，cL=5 900 m·s-1，将各数据代入式(1)中，可得33°<β<41°。考虑到弯管处壁厚不均匀，有的厚度略大于11 mm，同时横波检测内壁裂纹类似于端角反射，当入射角为35°55°时，端角反射率达100%，检测灵敏度较高。所以选取入射角β为35°的横波探头，可同时满足厚度及灵敏度的要求。

根据上述理论条件，选取晶片尺寸为6 mm×6 mm(长×宽),频率为2.5 MHz,角度为35°，焦点深度为6 mm的双晶横波探头(探头A)及晶片尺寸为6 mm×6 mm(长×宽)，频率为2.5 MHz，角度为35°，焦点深度为12 mm的双晶横波探头(探头B)进行检测。……