,
«ВИХРЕТОКОВЫЙ КОНТРОЛЬ МЕТАЛЛА В ЭНЕРГЕТИКЕ»
Число тепловых электростанций (ТЭС), тепломеханическое оборудование которых эксплуатируется со сроком больше, чем запланированные, постоянно растет. За время длительного срока службы при высоких температурах и напряжениях ряд объектов ТЭС подвергаются воздействию факторов связанных как с коррозией и усталостью материала, так и с накоплением поврежденности по механизму деформации ползучести.
Расчетная оценка остаточного ресурса осуществляется, согласно соответствующих РД. При этом одним из важнейших показателей состояния являются результаты диагностики металла, включая визуальный осмотр, дефектоскопию на наличие поверхностных и подповерхностных несплошностей и оценку степени деградации металла.
Вихретоковый контроль (ВТК) используется в различных отраслях промышленности для поиска дефектов металла и оценки свойств объектов контроля. Применительно к контролю энергооборудования ВТК применяется, в основном, для выявления трещин, развивающихся в процессе эксплуатации различных высоконагруженных элементов. К ним обносятся: лопатки паровых турбин, тепловые канавки, галтельные переходы, разгрузочные отверстия, поверхность осевого канала роторов турбин, резьбовые соединения, корпусное оборудование, бандажные кольца, сварные соединения и гибы трубопроводов.
На вихревые токи воздействуют электропроводность и магнитная проницаемость материала. Поэтому вихретоковые измерения могут быть использованы в теплоэнергетике для оценки исходного и текущего состояния металла тепломеханического оборудования ТЭС. Метод позволяет осуществлять сортировку материалов, оценку качества термообработки, степень поврежденности металла в зависимости от условий и сроков эксплуатации.
Вихретоковые дефектоскопы и первичные (вихретоковые) преобразователи могут быть разработаны в большом разнообразии конфигураций с учетом специфики контролируемого объекта. Вихретоковый преобразователь (ВТП) и дефектоскоп могут выполняться весьма миниатюрными и работать от батарейного источника питания. Выходной сигнал ВТП доступен для обработки на компьютерных системах, что обеспечивает возможность автоматизации процесса сканирования и требуемой манипуляции с данными.
В отделе неразрушающего контроля и технической диагностики (ОТДиК) УралВТИ на протяжении более 40 лет ведутся работы по изучению характера развития дефектов и способах их своевременного обнаружения методами ВТК на основе анализа совокупности индивидуальных данных о состоянии металла, условиях, сроках и особенностях эксплуатации конкретного объекта. При этом для оценки размеров дефекта принята тактика использования всей индивидуальной информации о конкретном элементе оборудования и ее обработка с помощью ПЭВМ непосредственно при контроле в реальном масштабе времени.
Полученные диагностические критерии параметров дефектов-трещин в металле гибов труб со стороны внутренней поверхности, водоопускных отверстий барабанов и роторов турбин со стороны осевого канала, наряду с разработкой механизмов доставки-сканирования поисковых систем контроля и индикаторно-анализирующих компьютерных средств, в совокупности, позволили создать в УралВТИ ряд специализированных вихретоковых, дефектоскопических приборов и автоматизированных комплексов.
Вихретоковые дефектоскопы ручного сканирования типа «ВДЛ-5.2», «ВДДГ-3А», «ВДГ3А» предназначены для контроля лопаток турбин, радиусных переходов корпусного оборудования, тепловых канавок роторов и обеспечивают выявление и оценку глубины поверхностных трещин. Вихретоковый анализатор коррозии «ВАК-2» предназначен для оценки глубины повреждения труб поверхностей нагрева из аустенитной стали межкристаллитной коррозией.
Роботизированная аппаратура предназначена для автоматизированного контроля металла тепломеханического оборудования ТЭС, в т. ч.:
- комплекс «Лопатка – 2» - для выявления трещин в лопатках паровых турбин, как в стыках стеллитовых пластин, так и под самими пластинами на ранней стадии их развития;
- комплекс «ВАДТО» - для контроля трубных отверстий барабанов высокого давления;
- комплекс «ГИБ-2М» - для контроля гибов труб котлов изнутри трубопровода;
- комплекс «РОТОР-К» - для контроля металла роторов турбин со стороны осевого канала.
Авторами обобщен опыт научно-исследовательских разработок и
практического применения аппаратуры в производственных условиях ТЭС систем ТГК и ОГК, производственно-ремонтных предприятий (Мосэнерго), заводах изготовителях (ЛМЗ) и др. Ниже приводится содержание монографии.
«ВИХРЕТОКОВЫЙКОНТРОЛЬ МЕТАЛЛА В ЭНЕРГЕТИКЕ»
СОДЕРЖАНИЕ
Глава 1............. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВИХРЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ
1.1 Вихревые токи и поверхностный эффект
1.2 Принцип действия вихретоковых преобразователей
1.3 Области применения вихретокового контроля
1.4 Представление информации при вихретоковом контроле
1.5 Классификация вихретоковых преобразователей
Глава 2. КОНСТРУКЦИИ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИХРЕТОКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
2.1 Конструкции накладных вихретоковых преобразователей
2.2 Топография магнитных полей при вихретоковом контроле накладными ВТП
2.2.1 Топографии возбуждающего поля вихретокового преобразователя
2.2.2 Топография магнитного поля над трещиной
2.2.3 Локальность чувствительной зоны
2.2.4 Разрешающая способность
2.2.5 Чувствительность к измеряемому параметру
2.3 Комбинированные ВТП для дефектоскопии
2.3.1 НВТП с вращающимися сердечниками
2.3.2 НВТП с элементом Холла
2.3.3 НВТП с намагниченным сердечником
2.3.4 Проходные ВТП с возможностью определения азимутальной координаты дефектов.
2.3.5 Накладной ВТП с температурной стабилизацией
2.3.6 НВТП с датчиком кривизны поверхности контроля
2.3.7 НВТП для автоматической коррекции зазора
2.3.8 НВТП для поверхностей нерегулярной кривизны
Глава 3...... ВИХРЕТОКОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С УЛУЧШЕННЫМИ СЕЛЕКТИВНЫМИ СВОЙСТВАМИ ДЛЯ ДЕФЕКТОСКОПИИ ВЫСОКОНАГРУЖЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
3.1 Принципы построения селективных дефектоскопических вихретоковых преобразователей
3.2 Выбор конструкции вихретокового преобразователя для дефектоскопии тепловых канавок
3.3 Математическое моделирование электромагнитного взаимодействия ВТП с контролируемым объектом
3.4 Выбор рациональных параметров ВТП по результатам моделирования и исследование его выходных характеристик
3.5 Выбор способа остройки от влияния мешающих факторов
3.6 Практическая реализация и экспериментальная проверка ВТП
Глава 4. ОСОБЕННОСТИ ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ХРЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ МЕТАЛЛА ЭНЕРГООБОРУДОВАНИЯ
4.1 Мешающие и влияющие на регистрируемый сигнал факторы
4.1.1 Классификация мешающих факторов
4.1.2 Факторы, обусловленные свойствами объекта контроля
4.1.3 Факторы, обусловленные аппаратурной и методической реализацией
4.2 Способы отстройки от влияния мешающих факторов
4.2.1 Фазовый способ
4.2.2 Амплитудный способ
4.2.3 Способ двухэтапной компенсации
4.2.4 Способ резонансного контура
4.2.6 Способ запоминания параметров
Глава 5..... КОНТРОЛЬ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС СРЕДСТВАМИ РУЧНОГО ВИХРЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ
5.1 Средства контроля
5.1.1 Вихретоковый дефектоскоп глубиномер ВДЛ 5.2
5.1.2 Вихретоковый дефектоскоп «ЗОНД ВД-96»
5.1.3 Вихретоковый двухпараметровый дефектоскоп глубиномер ВДДГ-3
5.1.4 Вихретоковый дефектоскоп ВДГ-3А
5.1.5 Вихретоковый анализатор коррозии ВАК-2
5.2 Опыт применения
5.2.1 Контроль наружной поверхности роторов турбин (тепловых канавок, галтельных переходов, разгрузочных отверстий)
5.2.2 Контроль резьбовых соединений
5.2.3 Дефектоскопия и структуроскопия лопаток паровых турбин
5.2.4 Контроль сварных соединений трубопроводов из стали Х18Н12Т
5.2.5 Контроль гнутых отводов трубопроводов из стали Х18Н12Т
5.2.6 Контроль межкристаллитной коррозии труб пароперегревателей из стали Х18Н12Т
5.2.7 Выявление участков с повышенной твердостью в зонах напайки стеллитовых пластин на лопатках паровых турбин
Глава 6. КОНТРОЛЬ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС АВТОМАТИЗИРОВАННЫМИ СРЕДСТВАМИ КОНТРОЛЯ
6.1 Контроль роторов турбин со стороны осевого канала
6.1.1 Комплекс аппаратуры «РОТОР-К»
6.1.2 Комплекс аппаратуры «ЗОНД-КРОТ»
6.1.3 Особенности вихретокового контроля роторов со стороны осевого канала содержащего уступы
6.1.4 Пути повышения достоверности распознавания и оценки параметров дефектов, выявляемых вихретоковым методом при автоматизированном контроле роторов турбин со стороны осевого канала
6.1.5 Автоматическая настройка вихретокового дефектоскопа в составе комплекса «РОТОР-К»
6.2 КОНТРОЛЬ ЛОПАТОК ПАРОВЫХ ТУРБИН
6.2.1 Комплекс аппаратуры «Лопатка-2»
6.2.2 Повышение точности контроля за счет отстройки от колебаний зазора и расстояния до края лопатки
6.2.3 Повышение чувствительности при использовании НВТП с П – образным сердечником
6.3 Контроль водоопускных отверстий барабанов
6.4 Контроль гибов необогреваемых труб котлов со стороны внутренней поверхности
6.4.1 Дефектоскоп ГИБ-2М
Глава 7. КОНТРОЛЬ РАННИХ СТАДИЙ ПОВРЕЖДЕННОСТИ ТЕПЛОУСТОЙЧИВЫХ Cr-Mo-V СТАЛЕЙ
7.1 Основы механизма развития поврежденности металла гибов трубопроводов эксплуатируемых в условиях деформации ползучести.
7.2 Корреляция между степенью поврежденности металла порами и параметрами вихретокового сигнала
