电站锅炉管道弯头超声波相控阵检测

第３３卷第３期　

２０１　１年３月　华电技术　

Ｈｕａｄｉａｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖ０１．３３　Ｎｏ．３　

Ｍａｒ．２０１ｌ　

电站锅炉管道弯头超声波相控阵检测　

余道国　

（机械工业第六设计研究院，河南郑州４５０００７）　

摘要：在对省煤器至汽包联络弯头定期监测中发现超标反射信号。使用Ａ型脉冲反射法检测，发现了缺陷信号却无　法对缺陷进行准确判断；使用超声波衍射时差法对缺陷进行复检，无法检测出缺陷；使用超声波相控阵法检测后，很容易　检测出缺陷，根据相控阵检测结果，能对缺陷做出准确判断。　关键词：Ａ型脉冲反射法；超声波衍射时差法；超声波相控阵法；扇形扫描；Ｂ扫描　中图分类号：ＴＫ　２２３．１　１　文献标志码：Ｂ　文章编号：１６７４—１９５１（２０１１）０３—００２９—０２　

１问题的提出　

缺陷定性定量检测一直是超声波技术的难点，　

近年来，随着超声波衍射时差法ＴＯＦＤ（Ｔｉｍｅ　ｏｆ　

Ｆｌｉｇｈｔ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）检测技术和超声波相控　

阵检测技术不断发展，对于缺陷定性定量检测提供　

了更多的手段，为现场检测中的缺陷性质的判定、缺　

陷大小位置的确定提供了更为可靠的检测手段。　

２００９年４月，在某３００　ＭＷ电站锅炉定期检验　

过程中，发现省煤器至汽包联络管弯头存在超标反　射信号，通过传统的Ａ型脉冲反射回波法检测，不　

能完全确定缺陷的存在。鉴于此管道工作压力高达　

１９．７　ＭＰａ，管道弯头是否存在超标缺陷，关系到机组　

的安全运行和此次大修的检修工期，因此，使用　

ＴＯＦＤ检测技术对该缺陷进行了复检，通过ＴＯＦＤ检　

测后，也无法检测出缺陷。最后使用相控阵探伤仪　

进行复检可清晰地检测出缺陷并能对缺陷做出准确　

判断。下面详细分析Ａ型脉冲反射回波法、ＴＯＦＤ　

检测技术、相控阵检测技术对缺陷的检测结果，图１　

为被检测弯头及其现场情况。　

图１被检测的弯头　２　Ａ型脉冲反射回波法检测　

采用常规Ａ型脉冲反射回波法对该弯头正弧　

面进行检测，发现共有３处回波反射，回波游动范围　

较大，回波深度定位如图２所示。　

图２　Ａ扫描检测推测结果　

收稿日期：２０１０一１０—２２　３处缺陷反射回波的对侧反射强度很低，约下　

降了ｌ４　ｄＢ。据此推测有２种可能：一是该缺陷具有　

一定角度，并非垂直于底面；二是弯头内表面由于制　

造原因产生一个小倾斜台阶，类似焊缝中的错口，不　

能完全确定缺陷的情况。　

３超声波衍射时差法（ＴＯＦＤ）检测　

采用ＴＯＦＤ检测方法对该区域检测，未发现明　

显的缺陷波。ＴＯＦＤ检测仪器有一部分数据没有记　

录完全，这主要是由于检测现场条件比较差，无法很　好地实现ＴＯＦＤ探头架的扫查，现场条件不是很适　

合ＴＯＦＤ检测，从扫查图像中未发现明显的缺陷，该　

缺陷很有可能处于ＴＯＦＤ检测的盲区中，这一点得　・３０・　华电技术　第３３卷　

到了相控阵检测结果的验证。　

４超声波相控阵检测　

超声波相控阵探伤仪通过电子的方式控制超声　

波入射角度，使超声波以扇形面的形式入射到被检　测工件中，这样，能极大地提高超声波在工件中的覆　

盖面。相控阵探伤仪能够同时显示各角度超声回波　信号　Ｊ，通过分析各角度超声回波信号，综合分析　

工件的内部缺陷，有利于缺陷的定性判断　Ｊ。　

对缺陷相控阵复检用的仪器为ＧＥ检测科技公　

司的相控阵探伤仪Ｐｈａｓｏｒ　ＸＳ，探头为１６晶片相控　

阵探头，扇形扫查角度范围为４０。～７０。。　

通过相控阵探伤仪扫查，能很快找到Ａ型脉冲　

反射法要找的缺陷，显示的缺陷信号如图３所示。　从图３中可以看出，缺陷位于工件下表面，从信号的　

强度与位置分析，缺陷为内表面开口缺陷，４５。超声　

波入射得到的反射信号最强，相控阵左、右移动，发　现该缺陷的长度为６～８　ｍｍ。为了得到更多缺陷信　

息，相控阵探头往后移动，发现缺陷信号一直显示且　

一直往上表面发展，检测到缺陷的最强超声波信号　

角度为４２。～５２。，图４为探头在向后移动过程不同　

位置动态显示出来的缺陷信号。根据缺陷显　示图像，可判断缺陷为弯头内表面开口且一直向外　近下　缺陷　

工件下　位置分　

工件上　位置分　

图３相控阵检测结果图　表面延伸，有一定倾角的面积状缺陷，倾斜角度为　

４２。～５２。，长度为６～８　ｍｍ，缺陷自身高度大于２０　

ｍｍ，缺陷上端接近外表面。　

从以上分析的检测结果来看，Ａ型脉冲反射法　

检测时有３个回波信号，主要是该面状缺陷并非为　

图４探头在不同位置时的缺陷动态显示图　（下转第３４页）

　・３４・　华电技术　第３３卷　

图５摆臂销齿被撞掉　不到位可能由液压油的ｔ由质、油温等因素决定，而限　

位开关与摆臂下方的接触面积比较大，并且水平固　

定在迁车台上，造成误传信号的可能性极大。　

为避免类似故障重复发生，用短齿来代替摆臂，　

既节省了油缸的动作时间，避免了油缸伸缩不到位　

的危险，又排除了限位开关误动作的可能，不受空车　

线及重车线的限制（如图６所示）。　４结束语　

改进后的Ｂ推车机ＰＬＣ程控系统重新投入运　

行，使用状况良好，保障了推车机系统运行的安全性　

和可靠性。改造后的Ａ推车器系统经调试运行，完　

全达到了预期设想。　

参考文献：　

［１］徐世许．可编程序控制器原理・应用・网络［Ｍ］．合肥：　

中国科技大学出版社，２００２．　

［２］王莉．ＰＬＣ在自动配煤装车系统中的应用［Ｊ］．自动化技　

术与应用，２００４，２３（３）：３３—３６．　

［３］杨少军．翻车机系统程序化控制的研究与应用［Ｊ］．河北　

电力技术，２００２，２１（５）：３２—３４．　

［４］刘鄂生．ＰＬＣ可编程序控制系统在翻车机成套设备上的　

应用［Ｊ］．华中电力，２０００，１３（５）：４９—５１．　

［５］朱占国．ＰＬＣ在火电厂输煤翻车机电控系统改造中的应　

用［Ｊ］．自动化技术与应用，２００５，２４（９）：５２—５３，５７．　

［６］赵亮，张涛，曾繁辉．ＣＦＨ—ＩＩ型侧倾式翻车机控制系统　

改造［Ｊ］．华电技术，２０１０，３２（１）：５８—６３．　

（编辑：刘芳）　

作者简介：　

杨占岗（１９８２一），男，河北张家口人，助理工程师，从事　

电控技术、ＰＬＣ原理研究方面的工作（Ｅ．ｍａｉｌ：３７７７０４７４＠ｑｑ．　

ｃｏｍ）。　

毕云英（１９６７～），女，河北唐山人，高级工程师，从事电　

控技术、ＰＬＣ原理研究方面的工作。　

张超（１９８４一），男，河北邢台人，助理工程师，从事电控　

图６改造后的迁车台　设计、ＰＬＣ原理研究方面的工作。　

＜＞●ｏ●０●＜＞●＜＞●ｏ●＜）●＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●０●－—：：，。＜＞●＜＞●－（＞・０。０　０・＜＞・＜＞．ｏ．０・ｏ・＜＞●（）・０・＜＞．（）．＜＞●＜＞●＜＞・＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●＜＞●　（上接第３０页）一固定倾斜角度，因此，用一固定角　

度的探头进行检测时，缺陷回波信号并不稳定，很容　

易误判为单个缺陷，而相控阵探伤仪能同时显示各　

角度的回波信号，因而能显示稳定缺陷信号。缺陷　

下端为下表面而上端点接近上表面，均在ＴＯＦＤ检　

测的盲区范围内，因而通过ＴＯＦＤ检测时无明显的　

缺陷信号。　

４　结束语　

从相控阵探伤仪对汽包联络管弯头检测的结果　

可以看出，相控阵探伤仪以扇形声束入射，并以图像　

的形式同时显示各角度超声回波信息，可极大地提　

高检测效率。更为重要的是，它能同时显示各角度　

超声回波信息非常有助于对缺陷的判断，提高缺陷　判断准确性与可靠性。　

参考文献：　

［１］李衍．相控阵超声检测国际动态［Ｊ］．无损检测，２００９，３１　

（１）：５６—６ｏ．　

［２］刘长福．超声波相控阵技术原理及特点［Ｊ］．河北电力技　术，２００８（３）：２９—３１．　

［３］王新阳．小径管焊接接头超声波检测分析［Ｊ］．华电技　

术，２００９，３１（１１）：３０—３１．　（编辑：王书平）　

作者简介：　余道国（１９７０一），男，河南信阳人，工程师，从事焊接和　

无损检测方面的工作（Ｅ—ｍａｉｌ：ｙｕｄａｏｇｕｏ＠１２６．ｅｏｎ１）。