关于锅炉检测技术运用的探讨
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【摘 要】 近年来锅炉检测技术发展飞速，检测技术越来越先进，其整体呈现出井喷式发展。笔者就无损检测技术和热成像技术以及远场涡流检测技术的应用做了简单介绍。
【关键词】 锅炉检测 无损检测
1 无损检验技术的应用
1.1 低频率电磁波检测技术
低频电磁检测的媒介是电磁波，也即在待检测的管壁处输入一个低频电磁信号。当遭遇缺陷时，信号的波段和频率都会改变，从而探知缺陷，并通过解析信号特性来定量分析缺陷。公司采用TesTex低频电磁探伤仪进行锅炉检测已历时多年，据说，该公司已经在全世界总计150多台锅炉上应用了电磁检测技术，低频电磁检测在我国的应用尚处于初级阶段，有研究院引进外国的电磁检测系统，针对各种锅炉机组做了大量实验，证明在锅炉检测方面低频电磁检测技术确实效果良好。低频电磁波可以渗透到常规技术无法覆盖的地方，它能从锅炉“四管”的外表面探测管子内表面、外表面和管子内表面缺陷，并确定缺陷的具体形式。在锅炉管内壁的检测方面，电磁检测技术的优势显而易见。而且，该技术属于非接触法，管子表面的污垢，油漆层不会降低测量精度。低频电磁技术可以迅速发现内部缺陷，且定位定量较准确，可以很方便的检测锅炉“四管”。虽然电磁检测技术与超声波测厚相比，定量精度稍差，但鉴于其较快的检测速度，还是能实现对锅炉管的完整检测。实际工作中，先利用电磁波发现缺陷，再结合超声波测厚定量复查，可以大幅提高检测速度和精度。
1.2 超声导波检测技术
锅炉管道由于长度大，分布较为复杂，较难在定期检测中实现百分之百检测，尤其对于四大管道等基材的检测，目前也只能对关键焊缝进行抽查检验。同时，锅炉的布管较为复杂，不少位置的管子用常规检测仪器无法触及，比如穿墙管。超声波则能很好的解决这个问题。导波是一种特殊的电磁波，在板状介质中传播时，声场可以遍及整个厚度方向，可以在长距离内以极小的衰减幅度传播，不需要检测扫描整个板状介质表面。大量实验表面，超声导波检测的单次传播距离可以沿着波束传播方向延伸一米，所测缺陷位置几何形状基本符合实际情况。超声导波可以对四大管道做百分之百检测。当然由于导波频率低于常规超声波频率，导致此方法灵敏度略微低一些。在实际检验时，可事先采用超声导波快速检查缺陷，再用传统方法进行复查。
1.3 相控阵检测技术
相控阵检测也是超声波检测的一种，它的探头由一系列晶片构成，每个晶片都可以独立调节激发时间，控制声束轴线和定位焦点。相控阵波束可以对某一位置的复杂几何形状进行检测，或用一个相控阵摄像头代替多个普通探头。在过去，相控阵系统的成本较高，在工业无损检测方面应用不多。近年来，由于相关技术的不断成熟，超声相控阵检测技术逐步推广，在多集涡轮风机涡轮圆盘检测、机车轴弯曲度检测和核电站反应堆检测等领域应用广泛。当然，在锅炉检测中，相控阵技术尚未普及，但对于一些关键部位却很有帮助，比如四大管和集箱连接的孔桥探测。相比超声波技术，相控阵可通过软件实时改变换能器阵列产生的波束角、焦距和对中点等参数，从而可以在不移动探头的情况下全面扫描焊缝。这可以大大提高锅炉集箱孔桥部位的检测精度，实践证明相控阵技术具有很好的效果。不过，由于相控阵检测仪和配件的价格很昂贵，目前在锅炉检验中还无法完全取代数字式超声仪。
2 热成像技术在锅炉检测中的应用
该技术的理论基石是斯特凡-波尔兹曼定律，也即物体发射的能量正比于其温度的四次方，在已知物体固有发射率时，通过红外探测器或传感器探寻物体辐射能量，就可推算出物体表面温度。红外热成像仪，由红外探测器、光机扫描系统和光学成像物镜组成。热成像仪接收被测目标的辐射能量分布云图，传送到红外探测器光敏元件上。光学系统和红外探测器间有一个光机扫描机构，它负责扫描被测物体的红外热像，并汇集于单元或分光探测器上，而后探测器将红外辐射能量转换为电信号，经过电子元件的放大、滤波等处理过程，变为标准视频信号，借助监测器显示出红外热成像图。同时，还可以实现在线监测，提高设备监测的实时性。
3 远场涡流检测技术
锅炉水冷壁管由于种种原因会造成腐蚀穿孔，容易产生爆裂泄漏等事故。远场涡流检测技术在水冷壁检测中具有重要地位。
远场涡流（REFC）检测技术是一种能穿透金属管壁的低频涡流监测技术。远场涡流检测基于涡流检测，遵循电磁场扩散方程。探头是内通过式，由电磁激励线圈和检测线圈构成。远场涡流检测现象取决于管中的两个效应。首先是管子内部对激励线圈直接耦合磁通具有屏蔽效应；再者，管子中存在能量的2次穿过管壁的间接耦合路径。远场涡流源于机理线圈附近区域管壁中感应周向涡流，它能迅速扩散到管外壁，同时造成幅值衰减相位滞后，到达管外壁的电磁信号向外部扩散，但外部场强的衰减、速度相对管内直接耦合区要慢很多。这样管外场会在管外壁产生感应涡流，穿过管壁扩散到管内，二次产生幅值衰减和相位滞后，这就是远场涡流所检测到的信号。
管壁状况良好无缺陷时，检测线圈的感应电压和激励电流之间的相位滞后与壁厚和集肤深度倒数的乘积成正比例关系。一旦管壁存在凹坑、裂纹或腐蚀等工艺缺陷，管壁厚度会减小，造成检测信号相位差缩小，幅值增加，这些信息都可以反馈到PC端，进而检测出管子缺陷。
4 结语
锅炉是工业基础设施，确保其安全可靠的运行具有重大意义，合理有效的检测技术是保障手段之一。在锅炉检测过程中，要根据操作规程和国家标准要求，灵活应用各种常规或特殊检测手段。近年来，伴随超临界锅炉、超超临界等大型锅炉的逐渐面世和相继运行，势必会对锅炉检测技术提出更高的要求。因此应在普及完善常规传统方法的基础上，有针对性地引进和开发一些新的检测方法及新型检测仪器，并相应地不断丰富和完善有关检测和评价标准。还有一些研究人员尝试将模糊数学方法等理论应用到锅炉检测中来，这无疑将大大丰富锅炉检测的理论储备，为深层次的研究提供强有力的支持。
参考文献：
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[2]姜彬，王方，萧艳彤.电站锅炉无损检测新技术[J].无损检测，2008（33）：40-46.