国电电科院：以技术创新“奇袭”检测市场

电力18讯：    4月23日，在国电蚌埠发电有限公司1号机组的锅炉检修现场，一名检测人员正拿着检测仪器对锅炉的高温过热器弯管进行异物检测。那火柴盒大小的探头在弯管外部一划，一根U型弯管的检测就结束了。

　　“这在以往是不敢想象的！以前检测弯管内是否有氧化皮，需要切开弯管，检测完再焊接上，费时费力。而现在使用这个检测仪，不用切割，在管道外面就能直接检测。不仅可以做到100%的检测，效率还比传统检测提高了8-10倍”，这位检测人员告诉记者。

    检测人员手持的检测仪器，学名叫“奥氏体钢管内氧化皮检测仪”，是国电科学技术研究院在攻克超（超）临界锅炉承压部件无损检测技术及检测设备研发项目的成果之一。与这一成果一起“出炉”的还有国际领先的“磁力探伤缺陷显示膜”，以及“蛇形机器人内窥镜和联箱专用内窥镜”、“变频磁力探伤仪”、“锅炉受热面数字射线自动检测系统”。这些新技术、新设备，使用起来省时高效，于人于设备无任何损害，攻克了超（超）临界锅炉无损检测的难题。

    聚焦难题 启动研究

　　锅炉爆管是机组安全运行的一大“克星”。据统计，锅炉事故约占电厂事故的63.2%，锅炉承压部件泄漏事故又占锅炉事故的86.7%，而异物和氧化皮堵塞是导致超（超）临界锅炉承压部件泄漏的主因。对承压部件内部的异物检查，成为消除锅炉爆管的关键。

　　当前，对火电机组承压部件内部的异物检查，通常采取三种方式。一种是直接在易堵塞部位进行割管抽样检查，类似人的开刀手术；一种是用内窥镜检查，类似人的肠胃镜检查；还有一种是射线拍片检查，类似人的胸部X光检查。

　　电科院材料所副所长李伟告诉记者，第一种，要割管，不仅工作量大、成本高，而且在恢复焊接过程中不可避免会再次产生焊渣等异物；第二种，受制于管子内径、长度和弯管曲率，如果弯道口径窄、过长或者弯多，内窥镜就很难到达，也就难以检测；第三种，射线检查工序繁琐，费时、对工作人员有辐射伤害。以上三种检测方法效率都不高，难以实现全面检测。

　　2009年，在为电厂检测服务的过程中，电科院技术人员还发现，因超（超）临界机组的压力、温度参数相对提高，一些新材料、新工艺被应用到锅炉承压部件中。新的检测技术问题随之产生，如管道壁厚增加、口径更窄，联箱设计越发复杂等，面对这些，原有的检测手段变得更加束手无策。

　　“原有的检测设备难以全面、及时地检测出超（超）临界机组锅炉的所有问题，存在诸多检测死角和盲区，机组安全隐患较大，因此改进现有或寻找新的检测方法迫在眉睫”，李伟说。

　　而那时，清洁、高效的超（超）临界机组占火电装机比重逐年增高，已经成为我国火电发展的主导方向。但这些锅炉爆管频发，为超（超）临界机组应有的“清洁、高效”之义，抹上了一层灰暗的色彩，这困扰着当时的中国电力工作者。

　　“有没有一些适用于超（超）临界机组新材料、新工艺且便捷高效的检测方法和设备？”

　　敏锐的电科院领导层意识到这个项目的重大研究价值和市场前景，迅速设立了《超（超）临界锅炉承压部件无损检测技术及检测设备研发与应用》项目，院长刘建民亲自任项目总负责。项目立项后，院里通过引进人才和抽调技术骨干，成立了15人的研发队伍。研发期间，电科院领导层多次组织召开项目协调会，掌握研究进度，分析解决技术难点，力保项目加快推进。

    立足创新 攻克难关

　　项目组成立后，科研人员大量查阅国内外资料，不断积累实践经验。历时4年的反复研究与实践，终于攻克了成像板和X射线机射线能量匹配、奥氏体钢自身磁性对仪器示值的影响、电路系统可靠性设计、电路系统电磁兼容性设计等多项技术难题，并成功地实现了几大技术创新――

　　精准灵活的“蛇形机器人内窥镜”

　　在电科院无损检测实验室里，记者亲眼目睹了国内独有的 “蛇形机器人内窥镜”的工作过程：工作人员轻松地操纵着手中的遥控手柄，一个由四个动力节组成的“蛇”状机器人，便开始灵活自如地在钢板上摇摆着身体，向任意方向爬行。“蛇头”还能自如地完成抬头、低头、探头和左右摆动等360度扭动的“高难度”动作。通过遥控手柄上的显示屏，跟随“蛇眼”的视野，能清晰地看到钢板上的裂缝和异物。

　　对于“蛇形机器人内窥镜”名字的由来，这里面还有着一段小故事。在以前，检测人员对机组锅炉联箱异物的检测只能通过普通内窥镜进行检查，但这种内窥镜线缆刚性不足，一般输送3米到5米不等的距离就再也不能前进，可检查和送达距离小，探头定位困难。

　　如何弥补普通内窥镜的功能缺陷？这让项目组犯了难。2010年，该研究陷入困境，曾一度停滞不前。科研人员连着几个晚上召开技术研讨会进行分析、研究。在一次偶然的分析讨论中，技术负责人刘彬灵光一闪，“如果有一种内窥镜，能像蛇一样自动爬进去探测就好了”，此语一出，立即点爆了现场气氛：创造蛇形机器人就是最佳选择！于是经过无数次的反复试验，根据仿生学原理，终于研发出一套由若干动力节组成的蛇形机器人。

　　在演示现场，刘彬介绍说，“这种技术由于摄像头具有变焦功能和可360度摆动，不仅能观察到管道的‘微细结构’，还使得视野更宽阔，避免了检测盲区，因此，大大提高了‘检测’能力。”

　　智能便捷的“氧化皮检测仪”

　　“氧化皮”，是一种管道内壁脱落的氧化层。超（超）临界机组锅炉启动后，高温受热面氧化皮的生成和剥落不可避免。千万别小看它，它可是导致多起锅炉爆管的“罪魁祸首”。

　　超（超）临界机组的锅炉过热器、再热器管部分采用奥氏体钢。为此，项目组专门研发了针对管道材质为奥氏体不锈钢的检测仪器――奥氏体氧化皮检测仪。

　　在实验室里，工作人员将2颗大头针放在钢管内，然后将氧化皮检测仪固定在管道外壁，只见检测仪数值立刻从“0”跳到“4”。“数值越大，就说明堆积的氧化皮当量越大，这时候再有针对性地割开管道，把氧化皮取出来。”工作人员告诉记者，“过去一般只是抽取5%的管子进行割管检查，或使用射线拍片，每透照一个弯头，就要贴一张底片，检测效率极低，导致在正常工期内，很难完成任务。更重要的是，由于只是抽查5%的管道，精准率很低”。

　　而现在使用的这种氧化皮检测仪，最大特点就是不用割管便可以实现100%的检测。

　　说到刚才2个大头针“4”的当量，工作人员向记者解释了这数值的依据：项目组针对不同奥氏体钢材料和不同规格的管子进行了大量试验和数据分析，建立了不同规格、不同牌号的奥氏体钢管内堆积氧化物当量的数据库，并以该数据库为基础开发了嵌入式软件系统，检测中通过后台计算便可获得可靠的氧化皮当量。

    世界领先的缺陷显示膜

　　在参观实验室的过程中，一张约巴掌大小的墨绿色半透明塑料片引起了记者的注意。“这可不是普通的塑料片，这是缺陷显示膜，目前全世界只有咱们电科院有”，工作人员说。

　　缺陷显示膜一般与变频磁力探伤仪一起配套使用。形象地说，磁力探伤仪用于“探伤”，而显示膜用于“显伤”：工作人员操纵着一台轻小、便捷的磁力探伤仪，夹在放有“绿色塑料片”的钢板两端，在磁场作用下，绿色塑料片中间出现一道明显的黑色磁痕，“这块钢板内部肯定有缺陷”，工作人员介绍到。果不其然，记者翻看钢板侧面时，看到了一条细细的裂缝。

　　记者用手摸了一下缺陷显示膜，感觉像布一样柔软。仔细一看，在膜上密布着大量的胶粒。“这些胶粒内密封着磁悬液，当磁悬液在受到磁力时，内部的铁粉便悬浮到上面，显示膜的正面就会出现磁痕”，工作人员介绍到，“缺陷显示膜的柔软性使得其能任意裁剪，还可多次重复使用。最重要的是其探伤的灵敏度很高，相当环保，替代了以往那些普通磁粉和磁悬液”。

　　4年时间里，项目组攻克了一个又一个技术难关，提交了诸多研发成果。还有一些“创新”同样值得关注：

　　比如，新建机组和检修机组检测时，动辄需要留存几万张的射线底片，保存和查阅不便，对此，项目组研发了一个便携式数字扫描仪。这个扫描仪，实现了工业射线底片观察、评定和储存方式的数字化。因为有了这个扫描仪，几尺厚的一摞底片，所有数据被浓缩到一张小小的存储卡中。方便携带不说，单是从中调取某一张射线底片数据，就节省了大量时间。

　　再比如，项目组研发的锅炉受热面射线自动检测系统，可以检测受热面管内氧化物及异物，将普通X射线检测的工作效率提高了8-10倍，降低了人员辐射损伤，实现了射线图像数字化。

　　目前，这些技术已经获得了4项实用新型专利授权，5项软件著作权证书。

    创新为杆 撬动市场

　　2013年3月27日，来自中国电机工程学会的顶尖专家汇聚一堂。

　　经现场鉴定后，这些专家对《超（超）临界锅炉承压部件无损检测技术及检测设备研发与应用》给予了高度评价。鉴定委员会委员一致认为，该项目成果对超（超）临界锅炉运行安全可靠性意义重大，具有推广应用价值，综合技术达到国际先进水平，其中“缺陷显示膜”等技术居国际领先。

　　专家们的评价和预测，业已在市场中得到印证――

　　在国电汉川发电有限公司基建工地，蛇形机器人和联箱专用内窥镜已经正式投入到新机组检测中。从运行效果来看，异物检出率高达100%。“联箱异物检测是困扰我们的难题，现在使用蛇形机器人和联箱专用智能内窥镜，能实现360度无死角检测，帮我们及时发现了存在的异物，为公司挽回了几百万的损失”，汉川发电公司检修人员说。国电电力大连开发区热电厂、国电湖南宝庆煤电有限公司等也相继使用了这项技术或设备，累计为电厂节约成本5000万以上。

　　在国电蒙能投公司机组大修现场，奥氏体钢管内氧化皮检测仪及数字X射线检测系统，已经投入到高温受热面异物检测中。在50余项机组高温受热面异物检测中，总计为电厂挽回损失经济损失8000万元以上……

　　目前，这些新技术、新设备已在50多台次超（超）临界锅炉无损检测中应用，在多个电厂检测中发现了氧化皮等异物，检出率高达100%，有效杜绝了锅炉爆管事故。即使不考虑爆管事故可能造成的人员伤害，以一台600MW的发电机组为例，可减少人工、物料和电量带来的经济损失超过800万元人民币。

　　据项目组成员谢航云介绍，目前，电科院无损检测技术的服务对象，不仅仅是集团系统内的电厂，系统外的一些电厂听闻这种新技术和新设备，心仪于其无损、高效，也纷纷成了电科院无损检测服务的“客户”。

　　电科院院长刘建民告诉记者，2013年底，电科院将在北京建成2000平米的生产基地。届时，这些新设备将实现批量化生产，规模化销售。

　　在刘建民的远期构想中，仅有发电行业的无损检测业务还远远不够。

　　“除发电企业外，石油、化工类企业的设备无损检测也有很大的市场空间，这也是我们力求培育的重点用户。另外，我们也积极参与一些国际展会，力求走出国门，将产品推向国际市场。希望不久的将来，能实现我国自主知识产权的无损检测技术向国外市场扩张的历史性突破。” （赵卓 戴雨露 范银芬）