[发明专利]基于超低频涡流的奥氏体锅炉管内壁氧化皮堆积测量方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种电磁无损检测领域，尤其是一种基于超低频涡流的奥氏体锅炉管内壁氧化皮堆积测量方法。

背景技术

电站锅炉过热器、再热器管子因氧化物脱落堆积堵塞爆管问题早在上世纪60至70年代，国外就将蒸汽通流部件表面氧化层的形成与剥离作为重点进行过研究。在锅炉受热面管子中尤其以奥氏体管子内壁氧化皮脱落堆积为严重，主要是奥氏体管子与氧化皮热膨胀系数之间的差异造成的。近年来, 在国内此类过热器和再热器内壁氧化皮早期剥落、堆积和堵塞事故越来越多,目前该问题已成为电厂普遍存在的问题。涉及的管材既有TP304H、TP347H、12X18H12T、TP316L 等不锈钢管, 也有T23、T91 等铁素体类钢管, 但奥氏体不锈钢管蒸汽侧氧化皮的剥落问题比常见的铁素体类钢管更为突出。随着我国火电机组向超临界、超超临界参数发展，将使用大量的奥氏体材料，此类问题将会更为突出。由于此问题涉及设计选材、机组运行等多种因素，目前还难以从根本上解决，因此能及时预测和发现可能出现堵塞的部位就显得尤为重要。

目前国内外使用的方法主要有两种，一、是传统的射线拍片，二、是通过磁性测量来确定氧化皮大致的堆积量。对弯管段进行射线拍片, 通过对底片投影进行判断分析管子被氧化皮堵塞的程度, 这种方法费时费力，检验周期长, 且常因管屏间距、位置受限，人为操作工艺不当等因素影响底片成像, 影响判断的准确性。采用磁性测量检测氧化皮堆积量的原理是：奥氏体不锈钢是弱磁性材料，而氧化皮的主要成分Fe₃O₄是强磁性材料。从而利用磁性元件，测量管子内部磁性的大小，通过磁性的大小来大致确定内部氧化皮堆积量的多少。其优点：方法和检测装置简单。缺点：第一，对少量存在的氧化皮不敏感，需要一定的堆积量才有反应，堆积量较多时线性关系较差；第二，锅炉管高温服役下部分材质会呈铁磁性，在磁性测量时会产生有氧化皮堆积误判。第三，奥氏体锅炉管在加工变形过程中容易产生磁性，对于磁性无损检测方法产生严重干扰，比如管子弯头部位，因为加工变形，产生了磁性。因此对弯头部位的氧化皮测量容易产生很大的误差。第四，管子内壁存在的氧化皮对定量影响较大。需要用存在氧化皮的基准管对设备进行调试。第五，测量时移动传感器，磁性吸附作用会改变堆积物的原始状态，而且堆积物被磁化后，再次测量数据明显变大，检测重复性差。第六，在检验过程中扫查速度、扫查方向对结果准确性的存在较大影响，受检测人员水平影响较大。第七，对外壁有铁素体喷涂层的管子无法进行检测。磁性测量法主要缺陷是定量方面较差。

据报道有人试验涡流方法来检测，但所采用的均基于常规涡流，工作频率在几千赫兹~几十千赫兹，也有应用多频涡流技术来消除干扰，提高灵敏度。然而，常规涡流由于趋肤效应的固有存在，要穿透较厚的管壁或较厚的氧化皮堆积物，定量测量是不现实的。因此尚无较大突破，至目前还没有看到商品化产品。

公开号为CN1441246A的发明专利申请公开了一种奥氏体不锈钢管管内氧化物的磁性无损检测方法及装置，它是从非磁性的奥氏体不锈钢管外部即弯管管段的底部施加一个稳恒磁场，将管道内部呈强磁性的内氧化物磁化，从管道外部即弯管管段的底部利用磁场敏感元件检测被磁化的氧化物产生的杂散磁场信号，并通过磁场敏感元件将其转化为电信号进行检测。根据杂散磁场信号强度与管道内磁性物质数量的正比关系在一定程度上反映出氧化物的多少。

但是其缺点是：第一，对少量存在的氧化皮不敏感，需要一定的堆积量才有反应，堆积量较多时线性关系较差；第二，锅炉管高温服役下部分材质会呈铁磁性，在磁性测量时会产生有氧化皮堆积误判。第三，奥氏体锅炉管在加工变形过程中容易产生磁性，对于磁性无损检测方法产生严重干扰，比如管子弯头部位，因为加工变形，产生了磁性。因此对弯头部位的氧化皮测量容易产生很大的误差。第四，管子内壁存在的氧化皮对定量影响较大。需要用存在氧化皮的基准管对设备进行调试。第五，测量时移动传感器，磁性吸附作用会改变堆积物的原始状态，而且堆积物被磁化后，再次测量数据明显变大，检测重复性差。第六，在检验过程中扫查速度、扫查方向对结果准确性的存在较大影响，受检测人员水平影响较大。第七，对外壁有铁素体喷涂层的管子无法进行检测。第八、对氧化物堆积厚度无法测量。