（中国能源建设集团浙江火电建设有限公司 浙江杭州 310015）
摘要：某电厂300MW亚临界机组水冷壁部件与同类锅炉相比，存在很大的差别。本机组水冷壁四周转角处管子存在厚度差，焊缝的检测存在困难，常规方法底片无法达到检测质量要求。本工作以质量验收标准为依据，通过现场工作条件分析，计算射线透照参数，选择合适的透照工艺，满足检测质量要求。
关键词：亚临界；水冷壁；射线探伤；Se75
1 前言
经过安装和运行技术的经验积累，亚临界机组在国内火电建设中得到了长足的发展。近几年来电厂运行的结果显示，亚临界参数火力发电机组在可靠性和调峰灵活性都能得到保证，发电效率可高达41％～42％，这对资源的节约、经济性以及环境改善，都起到很大的作用。加快发展机组，优化火力发电机组结构，可以大大提高煤炭利用效率，提高发电企业的经济效益，降低国内煤炭用量的增长速度，减缓CO2、NOX排放量的增长，可以大幅度地减少污染物的排放量，以实现经济的可持续发展。
由此，在大规模的亚临界火电机组的安装建设中，势必会碰到各种型号的锅炉。面对不同的锅炉及复杂的检测条件，工程技术人员在安装检测中要进行针对性的设计，满足安装检测中的质量要求。通过某电厂300MW亚临界机组为例，从几个方面进行分析，制订实施措施，完成了水冷壁的探伤要求，为机组顺利建设提供了质量保证。
2 水冷壁的特点
该电厂锅炉系哈尔滨锅炉厂有限责任公司引进英巴技术生产的 HG1025/17.3-WM18型，亚临界自然循环“W”火焰汽包锅炉，它的水冷壁与同级别锅炉的有很大的差别，特别是水冷壁切每个角区域的32只焊口安装及检测有一定的难度。焊口规格和材料为Φ76×7.5mm、SA210C，焊口的坡口形式为V型，焊缝一边母材的厚度差很大, 如图一所示。
图一 管排分布示意图
水冷壁是锅炉的重要部件之一，质量对火电机组的最终运行起重要作用。根据规程DL/T869-2012（火力发电厂焊接技术规程）和业主要求，以及其材质和规格，要进行50%RT和50%UT检测。由于该焊口组一边母材有鳍片，另一边为三通，无法进行小口径超声波检测，只能全部采用射线检测。因此增加了无损检测的难度，如操作不当有可能产生漏检，影响锅炉安装质量。因此，结合现实情况，对该部件角区域的射线检测透照工艺从多个方面进行探讨，确立最佳检测工艺，从而使水冷壁的焊缝质量要求达到验收标准。
3射线检测方法的选择
3.1 焊缝宽度确定：
根据焊接工艺要求和坡口形式等，计算焊缝宽度D。
从图二所知，母材的厚度δ为7.5mm,焊口间隙为1~2mm，坡口角度α为30°~35°,熔合复盖层为1~2mm，焊缝宽度D=2×δ×tanα+d+1~2=2×7.5×tan30°~35°+1~2+1~2≈8.7~10.5+1~2+1~2≈10.7~14.5(mm)。实际测量得出，测量值和计算值误差不大，基本一致。
3.2透照方法的选择
从管组的结构及其所处的位置来看，只能采用双壁双投影的垂直透照来检测。而垂直透照对缺陷的定位需要经过检测两次以上才能正确定位，由于该焊口位置的原因，无法进行多次检测。根据JB/T47013-2015《承压设备无损检测》，T≤8mm，g≤D0/4=19mm。焊缝宽度D=10.7~14.5mm满足要求，因此可以通过双壁双投影倾斜透照工艺进行检测。在进行倾斜透照工艺进行检测，需要考虑倾斜透照工艺中存在的问题。由于工件焊缝两边的厚度差相差很大，在射线工艺设计时不仅需要考虑射源的选择，还要精确计算倾斜角的大小、透照距离以、曝光时间及散射线的屏蔽，从而保证工件焊缝部位不出现漏检。
图二 焊缝宽度示意图
3.3 射源选择：
确定了上述透照方法，其透照厚度如下所示。透照厚度W=2*7.5=15mm。
X射线探伤可以根据不同的透照厚度选择不同的能量，具有一定的灵活性。但是该探伤仪体积大，需要电源，无法在高空无架子进行设备中进行透照应用，因此X光机的应用不在考虑之列。
根据NB/T 47013.2 -2015《承压设备无损检测》5.6.5中规定Se75射线源可透照的钢厚度范围在10~40mm，该焊接接头透照厚度为T=15mm，符合标准要求。
根据分析和对比选择，该焊接接头的检测射源确定选择Se75进行探伤，当时源的活度为73Ci。
图三 透照示意图
3.4 倾斜透照法倾斜角度的计算
NB/T 47013.2 -2015规程的要求，双壁双投影法倾斜透照法检测时，其椭圆短轴内侧间距一般以一个焊缝宽度为宜。现场条件限制, 内侧间距一个焊缝宽度做不到,而按DL/T821-2002钢制承压管道对接焊接接头射线检测技术规程的要求，双壁双投影法倾斜透照法检测时，其椭圆短轴内侧间距一般以3mm~10mm为宜,透照示意图如图三所示。
选择其椭圆短轴内侧间距3mm~4mm为好，侧倾斜角度为:
tanβ= （间距+焊缝宽度）/管子直径 =(3mm~4mm+10.7mm~14.5mm)/76mm
=(13.7mm~18.5mm)/76mm
≈0.18~0.243
β≈9.8°~13.7°
根据日本学者通过射线照相缺陷检出试验的数据，提出照射倾斜角度在10°以下时，裂纹的识别情况变化不大，但照射角度超过15°时，随着照射角的增大，裂纹不能识别的情况就增多，裂纹检出率显著降低。理论计算角度值控制在9.8°~13.7°之间，可以有效检测出根部裂纹、未熔合以及未焊透等缺陷。因此，最终透照工艺中倾斜角度为10°。
3.5F和L0确定
NB/T 47013.2 -2015规程规定，AB级像质的 f≥10db2/3 。
而Se75源的df=3mm，b=φ+4=76+4=80mm，则f≥10db2/3=10×3×802/3=557mm。考虑现场的实际情况、源的活度和机器设备的放置等各个方面的因素，F=f+O0+4=557+76+4=637mm可取650mm。
L0=f×sinβ=650×sin10°=113mm。
4 透照工艺选择
在确定了透照方法、射源、透照厚度及倾斜角度后，NB/T 47013.2 -2015规程规定，外径小于或等于100mm管子AB级象质计型号透度计采用与母材相同材料的12号金属丝专用象质计。胶片采用爱克发胶片，现场操作时放置两张底片，一种型号为C7(T3)，另一种型号为C4(T2)，胶片C7与胶片C4曝光量比为2.0/4.5。增感屏、暗室处理等与一般对接焊口处理相同。
其焊缝采用双壁双投影透照法时透照的曝光量：双壁双投影透照法中最小厚度：2T=15mm； 最大厚度：（T/2）2=（R2-r2）=514得到T=45 mm。在实际应用中，根据DL/T 821-2002计算透照厚度公式来确定曝光时间。根据经验公式透照厚度T=0.8×√ (D-T) ×T +T=25.6mm，焦距F=650mm，采用胶片C4（T2），曝光时间为28min。
通过现场的观察，焊接接头的下部射源侧有散射源有可能形成边蚀效应，最终决定在焊接接头的下部射源侧放置2mm厚的铅板屏蔽散射线，放置放式见图三。
通过以上计算和设计，在现场操作时只要按照规范进行曝光，就可以拍摄出高质量的射线底片，达到评定及验收要求。
5 缺陷评定
在该透照方式下，焊缝的底片成像与另外焊口的双壁双投影法倾斜透照检测的底片成像基本相同。主要不同点在于，厚度大侧的热影响区评定区有一部分与厚母材相叠，通过不同型号的双片进行分别评定后，可以弥补对热影响区域的评定。最终，在省监检中心对纳电厂锅炉安装中的水冷壁切角区域焊口底片进行检查中，认为底片合格，质量良好，可以使用该方法检测。
6结论
为了解决锅炉水冷壁部件检测工作环境的恶劣和检测条件的限制，从透照工艺上如倾斜角、焊缝宽度等方面作了详细的分析和论述，并得出了一部分可作为粗略计算和应用的经验公式，这些结果在水冷壁部件安装检测中起到了很大的作用。
当前无损检测的市场越来越大，在检测中会碰到各式各样的困难，但是检测技术人员在检测中要抓住要点，并通过各种检测方法相互互补来攻克难点。此方法可以为其他亚临界机组中复杂水冷壁的无损检测提供借鉴，并在同类型机组中都得到应用，拍出的底片成像较好，证明了该方法的可用性。
参考文献
[1] 潘增祥. 超临界机组的技术经济分析和发展前景探讨. 浙江电力, 2002, 21(4): 25-27
[2] 强天鹏主编.射线检测.中国劳动社会保障出版社.2007
[3] NB/T47013-2015 承压设备无损检测
[4] DL/T821-2002钢制承压管道对接焊接接头射线检测技术规程
作者简介：
乐群立（1971.03），男，大学，高级工程师，总工程师，从事电力建设技术工作。
论文作者:乐群立
论文发表刊物:《电力设备》2016年第13期
论文发表时间:2016/10/8
标签：水冷论文; 射线论文; 厚度论文; 机组论文; 临界论文; 底片论文; 锅炉论文; 《电力设备》2016年第13期论文;