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火力发电厂锅炉管道无损
检测技术现状和展望
Organize enterprise safety management planning, guidance, inspection and decision-making,
ensure the safety status, and unify the overall plan objectives
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火力发电厂锅炉管道无损检测技术
现状和展望
简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查
和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目
标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。
无损检测是一门新兴的应用技术学科，也是一门综合性
技术，不仅在机械、冶金、电子、化工、铁道、船舶、核能、
航空、航天等各种工业中得到广泛的应用，而且在电力工业
中也得到较快发展，已成为保障安全发、供电不可缺少的重
要手段。
在我国，83%以上的电力是由火力发电厂提供的。火力
发电厂在基建安装时，成千上万的管子或管道的焊接接头需
要用射线或超声检测。一台300MW机组的锅炉本体就有1
万多个管子焊接接头，为保证锅炉的安全运行，要求100%
探伤，可见其检测工作量之大。另外，还有众多的供热机组。
随着老机组服役时间的增长，以及新装机组参数的增高等，
给热力设备的完全经济运行和维护带来许多新问题。据近期
统计，热力设备事故中锅炉占60%，其中管道破损事故占锅
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炉事故的65%。在美国锅炉管道损伤也是热力发电设备可用
率低的首要原因，近10年来，已发现5万多台锅炉管道损
伤，相当于可用率减少6%。由此可见，研究锅炉管道的无
损检测评价技术，以预知隐患，对确保火力发电设备尤其是
锅炉的安全、可靠运行具有十分重要的意义。
1 锅炉管道检测新技术
无损检测技术发展的现状表明，下述锅炉管道检测新技
术的研究前景看好。
1．1管道无损检测新技术
目前，我国火力发电系统无损检测的自动化技术研究和
开发还处于初级阶段，锅炉管道自动化检测技术的研究和开
发更是处于萌芽阶段。这主要是由于相关技术发展的限制以
及财力等方面的因素造成的。然而，从长远的观点看，利用
无损检测评价传感器提供实时过程控制，并实现完全自动化，
则是广大无损检测工作者长远的目标。
从我国现状考虑，火力发电厂管道无损检测自动化技术
的研究与开发应着重从以下几个方面着手：
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（1）厚壁管道超声波自动化检测系统的研究
该系统一般由3大部分组成：爬行器、换能器、驱动器、
计算机控制系统和信号处理系统。国外在此领域的研究比较
活跃。日本九州电力公司已研制出管道内孔自动检测系统。
该系统由超声、光学检测装置和驱动器三部分组成，最大爬
行距离110mm，爬高20mm。
（2）射线底片的智能化评片系统
该系统主要包括图象处理系统、缺陷识别系统和评片系
统。目前，实时射线检测数字化图象处理已经比较成熟，其
应用使得检测灵敏度提高了一个档次。然而对于射线底片的
图象处理还处在实验室阶段。因为缺陷识别系统和评片系统
目前已取得比较理想的结果，故射线底片的智能化评片系统
的难点是图象处理，而解决图象处理这一难题的关键是解决
底片上影象的采集问题。
（3）用于薄壁小径管焊缝探伤的相控阵列换能器的超声
检测技术研究
将一组换能器绕在焊缝的一周，换能器不动，通过相控
在短时间内一次性取得信息，从而完成一个焊口的检测工作。
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1．2电磁超声技术
常规的超声波探伤和测厚给无损检测工作者带来最大
的不便就是需对探伤对象的表面进行处理，使其达到一定的
表面粗糙度。电磁超声波探伤与常规方法相比无需机械和液
体耦合，进行锅炉管道检测时对沾染或结渣轻微的表面无需
进行处理，大大减少了辅助性工作量。
从物理学可知，在交变的磁场中，金属导体内将产生涡
流，同时该电流在磁场中会受到力的作用，金属介质在交变
应力的作用下将会产生机械波。当交变磁场的效率达到某一
范围时就会产生超声波；与此相反，此效应呈现可逆性。人
们把用这种方法激发和接收的超声波称为电磁超声。
目前，电磁超声换能器可以象传统的压电晶片换能器一
样在金属件中产生纵波、横波、斜声束以及聚焦声束，可同
常规的超声波探伤一样来检查工作中的缺陷。这种换能器所
具有的缺陷检出能力和信噪比能够与以往的压电陶瓷换能
器相媲美。电力工业部已将电磁超声技术研究列入火力发电
厂金属材料10年科技发展规划(草案)之中。美国材料工程协
会为美国电力研究所研制的电磁超声测厚装置可测厚达
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1mm，准确度为0．05mm。
1．3蒸气管道超声波检漏技术
蒸气管道爆管前若能及时采取措施就可能消除爆管引
起的潜在威胁。在无损检测技术发展的今天，这一设想已成
为现实。
蒸汽管损坏前的开始阶段总是伴有耳听不到的微小泄
漏声。这种泄漏随时间的延续呈指数增长，一旦等到人耳可
以听到泄漏声时，泄漏速度已经很大，这时欲采取措施可能
已经来不及了。研究表明，蒸气微小泄漏发出的声波是宽频
带的，包括人耳听不到的次声波和超声波，其中的音频信号
因发电厂环境中的低频机械噪声较强而人耳听不到。然而采
用超声波接收装置，则在爆管前8～10h就可以接收到微小
泄漏声波中的超声波分量。超声波检漏技术是由意大利、法
国和英国的电力工业部门在70年代开发的，目前，在美国
已广泛地用于在役锅炉管道的检漏。据美国1986年对参加
检漏试验的有关电厂的统计表明：在24次锅炉管道泄漏事
故中，有50%由声学检漏系统作出了早期警报；据分析，探
测率低是由于在事故发生时有些声检漏探测系统还没有全
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部投入运行。我国目前已经开始了此方面技术的开发与研究
工作。
2 结语
无损检测锅炉管道的常规方法及超声波法、射线透照法，
无疑在目前及将来都是主要的检测手段。然而，从安全性、
经济性观点看，还应向具有下述特征的先进无损检测手段的
方向发展：
（1）尽可能减少人为因素，朝着自动化和智能化的方向
发展；
（2）能够准确迅速地检测锅炉管壁厚度，管内结垢厚度，
氧化皮厚度以及腐蚀磨损、疲劳和高温引起的材质损伤情况；
（3）尽可能减少辅助性工作，不妨碍正常的检修工作；
（4）实现机组运行过程中的在线检测和评价等。
随着火力发电厂机组延长寿命工作的开展，锅炉管道无
损检测(包括在线监测)在确保热力设备安全经济运行方面将
起着越来越重要的作用。面对二十一世纪，广大电力系统的
无损检测工作者，除了开展常规的无损检测工作之外，还应
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积极研究、开发和推广无损检测新技术，朝着提高准确性和
检测效率，扩大检测范围的方面努力。
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