IRIS 技术在省煤器翅片管腐蚀检测中的试验研究

孙 杰 李绪丰 胡华胜 王 磊

（广东省特种设备检测研究院 佛山 528251)

带翅片省煤器管是电站锅炉中的典型重要构件之一，与常规的换热管束不同，省煤器安装焊接完成后已成封闭状态，因此对于在役状态下的省煤器翅片管采用的检查手段一般仅有宏观目视或打水压测漏的方式。传统的打压测漏既费时，还存在一定危险性，因此，对于翅片管的质量检测，往往是先采用宏观检查方式，在宏观检查阶段发现存在异常条件下，采取涡流、漏磁、超声导波等方式配合检测。研究在此提出一种宏观检查+旋转超声检测（Internal Rotary Inspection，简称IRIS）的抽查手段，对某石化厂热电联产电站锅炉的省煤器翅片管进行在役腐蚀检测试验，结果显示采用IRIS 技术可有效对省煤器翅片管腐蚀损伤进行定量检测，且相比常规涡流、远场涡流、超声导波检测数据结果更加直观。

1 IRIS 系统组成及基本特征

常用的IRIS 系统是由仪器主机、注水装置、检测探头、45°反射镜、对中装置、专用数据分析软件等组成[1]。系统组成如图1 所示，管中首先注满水进行耦合，后经超声探头激发高频脉冲波，45°反射镜可将激发出的超声波沿管子径向传播，如此将在管道内外表面反射得到一个回波，经数据采样进行处理即可计算出管子壁厚及其他相关尺寸参数，因此可以检测出壁厚减薄如冲刷腐蚀、局部坑蚀等相关缺陷[2-5]。同时不难看出，IRIS 检测技术实则为水浸超声检测技术的一种。不同于以往的电磁检测方法，该种检测方法的最大特征便是不受材料铁磁性影响，可以分辨管子腐蚀区域，定量管子的金属缺损。

图1 IRIS 检测系统基本示意

2 试验检测结果

2.1 适用条件

当前IRIS 设备一般适用于管径为φ13 ～75 mm，壁厚范围为1 ～20 mm 的管段腐蚀检测，对是直管段还是U 形管或是蛇形管没有限制[6]。

2.2 某电站锅炉低温省煤器翅片管IRIS 抽查检测

2018 年某石油化工装置内一台热电联产电站锅炉在日常运行过程中出现水位异常下降，随即停炉安排进行内部检验，经宏观检查发现，该台锅炉由于投用运行时间已超过12 年，锅炉本体多处构件已经出现较为严重保温层下腐蚀，且发现低温省煤器部位已经存在疑似腐蚀泄漏，见图2。

图2 低温省煤器疑似存在泄漏部位

现场经仔细排查，发现其中1 根翅片管外表面存在孔洞，对其进行切割取样，并进行剖开观察发现该管已经出现多处穿透性孔洞，见图3。同时为了保障剩余疑似存在严重腐蚀的翅片管不会漏检，经业主同意对泄漏管段附近7 根翅片管进行切割取样。

图3 存在泄漏穿孔翅片管样图

对剩余7 根割管后翅片管进行IRIS 检测扫查，首先堵住管段一端，对管内进行注水后再将探头引入管内，检测后发现7 根管段皆出现了一定程度的腐蚀减薄，最大壁厚减薄量达18.4%，检测数据见表1，IRIS数据结果见图4。另外通过观察图4 可知，IRIS 检测得到的数据可以清晰地分析缺陷分布情况和腐蚀深度情况，相比常规涡流及远场涡流检测、导波等，IRIS检测数据图样更加直观易懂。

表1 IRIS 检测数据

图4 IRIS 数据结果图示

3 IRIS 检测适用性分析

3.1 优势分析

1）与传统的涡流检测不同，IRIS 检测不受管子材料铁磁性影响，可直接对管子内、外表面进行腐蚀检测，检测呈现的图像可实现C 扫或者B 扫成像，并可直接给出壁厚具体的减薄数值，这一点是一般的常规涡流、远场涡流、超声导波等仪器无法满足的。

2）对于常规无损检测方法，对于省煤器翅片管几乎无法做到精确定量检测，且IRIS 检测效率较高，在管子内部不存在结垢或者堵塞的情况下，可平均3 min之内一次性检测完成单根4.5 m 长的翅片管。

3.2 存在的不足

采用IRIS 检测相对涡流检测而言，前期准备工作会相对复杂，具体体现在现场需要对管子内部做好清垢准备，同时需要对管子内部提前注水，因此对现场准备的工作条件提出的要求更高。

4 IRIS 应用推广前景

从工程经验来看，省煤器翅片管出现穿孔泄漏的常见原因主要是腐蚀减薄，常规涡流及远场涡流检测主要针对局部腐蚀和点腐蚀检测灵敏度较佳，而对于超声导波检测其优势主要是扫查管段均匀腐蚀或具有一定面积区域的金属局部减薄缺陷，对于孔蚀检测能力较弱，2 种检测数据显示仅能给出A 扫波形或相位-幅度图示，不够直观，在这方面IRIS 则能凸显出自身优势，其数据显示和缺陷检测灵敏度皆优于涡流检测及导波检测。涡流、超声导波、IRIS 三者技术对比见表2。

表2 涡流、导波、IRIS 检测三者技术对比

IRIS 近几年在国内石油化工和核电领域皆有较多应用，国内方面应用较多的是奥林巴斯MS5800 及其升级版样机设备，在换热管束、蒸汽发生器管束、裂解炉炉管、省煤器安装前翅片管等都有应用的场合，在检测碳钢、合金钢、锆合金、黄铜等管子都有成功应用的案例，对于管子存在的各种局部腐蚀、冲刷腐蚀、凹坑等都可快速识别。

5 结论

1）IRIS 检测是一种较为精确的腐蚀检测手段，对于缺陷定位及缺陷定量可以良好地满足要求，尽管采用IRIS 检测需要对现场管子内部进行介质清理和注水，但仍不失为一种可以推荐的腐蚀检测手段。

2）相比涡流及导波检测，IRIS 检测基本不受材质及检测部位几何形状影响，可以作为一种有效检测手段用于省煤器翅片管腐蚀检测。

3）IRIS 检测对于省煤器翅片管检测具有良好的准确性和适用性，建议今后对电站锅炉省煤器、水冷壁、过热器、再热器等管子进行在役质量抽查时优先选择IRIS 作为腐蚀检测手段。