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日志

从当阳电厂管道爆炸事故谈TOFD技术应用

热度 47已有 1341 次阅读2016-8-14 22:28

从事工业无损检测工作的职业使然,听到工厂爆炸之类的事故总是多一份关心。这次当阳发电厂管道爆炸消息一传出,微信上就有好几个同行打听消息和发表感慨。事故刚发生的两天从网上看不到爆炸原因。前天我给一位电力系统的熟人打电话询问,他说爆炸原因还不清楚,但推测是焊缝质量有问题。昨天早上看见新京报的报道——果然是焊缝破裂。

从新京报得到的信息是:这个热电项目还没有投产,在建调试过程中高压蒸汽管道发生了爆炸;该管道直径426mm;破裂的焊口是管子与流量计阀门连接的环焊缝;巨大的爆炸能量以及大量高温高压蒸汽冲入主控室,造成人员严重伤亡。

承压管道设计的安全系数至少有2.5-3,也就是说,管道即使承受比正常工作压力高2.5-3倍的内压也不会发生破裂;另一方面,环向所受的应力仅仅是纵向所受应力的一半,也就是说,即使管道环焊缝强度减半,也可以承受正常工作压力2.5-3倍的内压而不发生沿环向的破裂。在调试阶段应该不会发生大幅度超压,新管道不存在应力腐蚀或疲劳问题,所以可以推测,如果管道环焊缝发生了破裂,焊口质量一定非常差,焊接一定有问题,无损检测也一定有问题。

如果是无损检测问题,那就是缺陷漏检。如果因缺陷漏检导致爆炸,那漏检的一定是大缺陷。但是只要实施了无损检测,大缺陷应该是不会漏检的。是因为管理疏漏——漏查了焊口?还是检测人员工作责任心不强——马虎操作甚至弄虚作假?或是工艺错误,技术水平低劣?过些时候肯定有进一步调查结果。

一台电力锅炉的管道有成千上万道焊口,在这些焊口中,管子与管件(阀门、三通、弯头等)连接的焊缝是薄弱环节。因为该类焊口多是不等厚连接,且多是异种材料连接,对焊接和应力不利,另一方面,该类焊缝结构实施无损检测比较困难,用常规无损检测技术(常规射线或常规超声)效果并不好:

用常规射线检测该类焊缝,只能使用γ射线双壁透照,由于厚度大,中等能量的铱192无法胜任,需要高能量的钴60才能穿透。而且曝光时间很长,底片影像清晰度和灵敏度都比较差。

常规超声波检测的问题是:由于焊缝两边厚度不等,且扫查面不够,很难保证波束覆盖。另外常规超声的固有缺点:过程信息不能记录和检测结果不能成像也使其可靠性大打折扣。

我一直认为,如果锅炉主蒸汽管道环焊缝的检测不用常规射线和常规超声,而改用近年来国内推广的无损检测新技术——衍射时差法(TOFD)超声检测,是可以使可靠性大幅度提高的。TOFD非常适合主蒸汽管道环焊缝,包括管子和管件连接的环焊缝,但应用推广却不尽如人意:一方面是设计部门和管理部门中有些人不相信新技术的可靠性而不同意用(老方法用了好多年,出问题也不是他的责任),另一方面是该行业的一些检测人员对该类焊缝结构的TOFD检测工艺工装研究不深不透,试用效果不够完美,反而影响了推广。



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发表评论 评论 (13 个评论)

回复 liuhonghui 2016-8-15 08:36
TOFD是UT方法下的一项技术,technique。就像“斜射波检测”是实现UT检测的一项技术。UT检测需要对缺陷定性,见T-491.2,TOFD也存在同样的困惑。尤其在设备监造过程中,监造人员有理由对缺陷“有罪推断”,比如要求要求检测人员证明某显示“不是裂纹”,对检测人员就很困难,TOFD作为非距离波幅法 见T-482-2,除非检测结果没有显示,那么证明的办法其一就是拍片提供佐证,其他的办法还有就是解剖证明,作为今后的案例。
回复 xldw89sy 2016-8-15 10:21
相控阵检测也可以记录,做管子对接环缝。
回复 Xueliang 2016-8-15 12:36
管子与管件(阀门、三通、弯头等)连接的焊缝,一般情况下TOFD也不好检测,因为这类管件一般不是直管,是曲面的,很难和另一侧的探头对称放置......
回复 强天鹏 2016-8-15 14:42
Xueliang: 管子与管件(阀门、三通、弯头等)连接的焊缝,一般情况下TOFD也不好检测,因为这类管件一般不是直管,是曲面的,很难和另一侧的探头对称放置...... ...
改进工艺和工装,是可以做的,而且检测效果不错。
回复 王绪军 2016-8-15 22:32
电力锅炉的管道,管子与管件(阀门、三通、弯头等)连接,不等厚连接多,相控阵应该很有前途。
回复 杨会敏 2016-8-16 10:28
新技术也不是万能的,如果爆炸确如作者而言,大缺陷漏检就不是技能问题里,要不是检测技术不对,要不就是没检验。TOFD检测平直对接焊缝效果还可以,检测复杂形状工件需要进一步探讨并形成专门工艺。另外,TOFD检测上下表面各有4-5MM的盲区,而表面开口缺陷危害性最大
回复 强天鹏 2016-8-16 10:51
王绪军: 电力锅炉的管道,管子与管件(阀门、三通、弯头等)连接,不等厚连接多,相控阵应该很有前途。
新技术(包括TOFD和相控阵)应用肯定比常规超声和常规射线好。
但是新技术应用存在障碍:除了观念的障碍、知识局限的障碍外,法规标准没有也是障碍。从法规标准障碍讲,相控阵更难推广应用。
回复 强天鹏 2016-8-16 10:54
杨会敏: 新技术也不是万能的,如果爆炸确如作者而言,大缺陷漏检就不是技能问题里,要不是检测技术不对,要不就是没检验。TOFD检测平直对接焊缝效果还可以,检测复杂形状 ...
下表面盲区比上表面小,工艺优化后盲区可减小到1-2mm,采用补充检测可以解决上下表面盲区问题。
回复 阿黃 2016-8-16 12:06
我們在香港電廠是用相控陣檢測的。
由於是異性材料焊接和閥門外形結構是曲形的,所以只能從管材方向進行檢測,我們曾經檢測出靠閥門方向的焊縫坡口面上的過渡層焊縫上有未熔合缺陷。相控陣特別適合找出這種缺陷位於坡口面的角度,而標準要求是不允許有未熔合缺陷的,電廠退回日本返修,返修之後再同樣用相控陣檢測合格,才投入使用,十多年都過去了從未發現事故。
回复 强天鹏 2016-8-17 21:56
阿黃: 我們在香港電廠是用相控陣檢測的。
由於是異性材料焊接和閥門外形結構是曲形的,所以只能從管材方向進行檢測,我們曾經檢測出靠閥門方向的焊縫坡口面上的過渡層 ...
相控阵检测的可靠性远远高于常规超声和常规射线,这是无疑的。
制订某一个或几个具体工件的相控阵工艺不是难事,但写出一个通用性的技术标准却绝非易事。国外相控阵技术标准也是步履艰难,进展缓慢。
回复 孙忠波 2016-8-18 14:39
强天鹏: 相控阵检测的可靠性远远高于常规超声和常规射线,这是无疑的。
制订某一个或几个具体工件的相控阵工艺不是难事,但写出一个通用性的技术标准却绝非易事。国外相 ...
内有高压蒸汽的管道且规格426mm,在火电厂中一般会是四大管道中的主汽(主汽规格会小一些)、再热,一般主汽选材为P91,再热热段为P22,主汽内压力17-18MPa温度为550℃,再热热段压力4-5MPa温度与主蒸汽管道相同。如此高的高温蒸汽会产生灼伤和吸入损伤,而后者更为严重。
经强总通过设计安全系数推断,事故是焊接缺陷导致而非超参数运行。而P91、P22材质有较强的淬硬性(尤其P91为马氏体耐热钢,焊后缓冷也能得到马氏体)焊接线能量输入过大、冷速过快、热处理不及时或现场热处理保温不均匀等温时间不够等因素都会增加裂纹倾向。因此,往下延伸可推断,该事故极有可能是焊接裂纹导致的。
TOFD应是检出焊缝中裂纹类缺陷最为理想的方法,但阀门与管道的对接焊缝TOFD很难实施,因此我认为,最可行又可靠的方式还是相控阵。新技术的推广一方面靠相关标准的跟进,另外一方面也需要协调设计、制造、安装、检验等单位进行双向沟通。我单位近期一种大型TBX阀体焊缝用相控阵替代射线检测,取得了很好的效果,缩短交期2周,就是检验人员利用标准(ASME V 及ASME VIII)成功说服了设计人员的很好例证。
回复 360124249 2016-8-19 17:03
如果能替代 那将是一次飞跃。目前的情况是蒸汽管道,主给水管道现场大部分是在管廊上,离地面都有3到4米有的情况跟高,而且拍片都是晚上后半夜,难度可想而知。非常期待那一天到来
回复 wjjxuey 2016-9-22 13:44
孙忠波: 内有高压蒸汽的管道且规格426mm,在火电厂中一般会是四大管道中的主汽(主汽规格会小一些)、再热,一般主汽选材为P91,再热热段为P22,主汽内压力17-18MPa温度 ...
对于新技术可靠性的疑虑是一部分,成本的控制也是一个方面。
还有,对于无损检测,100%没有缺陷的不一定是好焊缝,因为无损检测不能证明其力学性能。工作中遇到很多业主,在某些地方因为焊接没有报验,现场没有监控就加探伤,如果结果合格就接受。
认可的WPS参数还是应该正确实施,但实际中的执行受现场条件和人员的限制。

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