锅炉管和蒸汽管的弯曲部位的早期检测

保证锅炉和蒸汽管道中弯曲部位的可靠性是电力工程的难题之一。尽管电力工程部门为提高弯管的可靠性进行了大量研究并采取了措施，但尚未取得理想结果，锅炉弯管仍然是危险的接头。动力诊断公司研究并开发了利用金属磁记忆效应对弯曲损伤进行早期检测的技术。电力工程中广泛使用的现有无损检测方法（超声波检测、磁粉检测）旨在找到和检测设备金属中已经出现的缺陷和各种裂纹，如果我们从人员安全的角度考虑设备可靠性问题，这些缺陷和裂纹是不可接受的。

众所周知，弯曲损伤断裂的主要原因是工作强度负荷作用引起的机械应力集中。通常，在额外的应力条件下运行的弯管会损坏。

根据强度和破坏机理理论，我们知道，对结构损伤发展最不利的是这种载荷组合，在这种载荷组合下，金属局部受到主要拉应力的影响。因此，在垂直于主拉应力的平面上形成裂纹。对锅炉和蒸汽管磁场的长期研究经验表明，在金属损伤发展区域，磁场强度正分量符号存在稳定的变化线。该诊断参数（线Нр=0）是在设备测试技术的基础上提出的。在专门的论文中给出了该诊断磁参数的解释，即在工作负载下管表面产生的主应力线。显然，Нр=0线与张力或中性弯曲区的重合对其可靠性来说是最危险的。

之前我们曾经做过的一个案例，Diagilevskaya热电站3号站PT-60汽轮机中的一根蒸汽旁通管（弯管№10，15Cr1MoF钢，⌀273х32 mm）。

通过金属磁记忆应力集中磁检测仪TSC-1М-4的双通道扫描装置沿弯曲延伸侧进行检测。图1a显示了在双通道模式下检测到的磁场（Нр）分布的曲线。如图1a所示：应力集中区（SCZ）的典型特征是磁场（Нр）的突然急剧变化。需要注意的是，沿着延伸的弯曲区域进行扫描时，铁磁探针传感器之间的基准距离为20mm。因此，主要在一个测量通道中记录了磁场（Нр）的突然变化。然后，随着磁场（Нр）的突然增加，在弯曲横截面的弯曲周长上进行了检测。

图1b显示了沿弯曲处周向检测的磁场（Нр）分布（横截面周向A-A）。金属磁记忆应力集中磁检测仪的传感器之间的间距同样是20mm。从图中可以看出，在其中一个通道中，磁场（Нр）值和正负符号发生了显著变化，而在另一个通道，磁场（Нр）值变化不太显著，也没有正负符号变化。

 

图2a是在№10 弯管上靠近延伸侧检测到的应力集中区（SCZ）。应力集中区（SCZ）是一个尺寸为70x35 mm的椭圆形斑点。该点位于磁场（Нр）应力集中线（磁场值（Нр）的符号变化线（Нр=0））之内。图2b说明了№10 号弯管与3号涡轮机的工业抽气管的挤压导致应力集中区（SCZ）的产生。

 

图3显示了从№10号弯管的弯曲处的应力集中区（SCZ，Нр=0线内）复制的金属结构。如图3经过金相检测所示，在应力集中区的这个弯曲处的金属结构中检测到裂纹，裂纹缝隙约为0.1mm。因此，№ 10 号弯管的弯曲处于损坏前的状态。

1991年2月25日，俄罗斯能源部中央技术管理委员会；1993年2月26日，俄罗斯国家工程监督局（Gosgortechnadzor）商定了给定的弯曲检查技术，该技术已通过俄罗斯和其他国家多个火力发电站的工业测试，积累了相当多的实践经验。根据这些经验，结合超声波检测和从应力集中区的金属样品中获得的金属结构分析，说明采用金属磁记忆检测法检测弯管是可行的。该技术于2002年进行了补充和修订。