[发明专利]奥氏体受热面氧化皮电磁检测仪、检测系统及工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及电站设备无损检测技术领域，尤其涉及奥氏体受热面氧化皮电磁检测仪、检测系统及工作方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，超临界和超超临界火力发电机组在二十世纪末相继投入使用。超临界和超超临界的工况大大提高了机组发电效率，同时也对金属材料的高温性能提出了更高的要求。目前，这些高参数机组在锅炉高温部位如高温过热器和高温再热器等受热面管中大量采用了奥氏体耐热钢。在高温条件下，奥氏体耐热钢管子会在内壁形成氧化皮，且氧化皮很容易脱落，致使管内气流受阻，对管子冷却作用降低，壁温升高，在很短的时间内发生超温爆管。类似现象频繁发生，严重影响机组的安全稳定运行。

对于铁素体材料，由于其氧化皮的线膨胀系数和母材基体非常接近，氧化皮形成后不易脱落。因此，可以根据氧化皮和管壁基体界面两侧声阻抗的差异，利用超声波对管子内壁的未脱落氧化皮进行厚度测量。该技术目前已经成熟，在电站设备无损检测方面，得到推广应用。而氧化皮跟奥氏体耐热钢基体的线膨胀系数差异较大，当管壁温度发生变化时（尤其是在机组启停过程中），容易从基体上剥离脱落。另外，水蒸汽在氧化金属过程中释放出氢原子，形成氢气，同时在氧化皮中形成氢缺陷，或者穿过氧化皮直接在金属基底反应，在金属与氧化皮界面处产生很高的氢压，促进氧化皮的生长与脱落。因此在水蒸汽条件下容易发生氧化皮剥落现象。脱落的氧化皮堆积在管子下弯头等流通状况较差的部位，减小了蒸汽流通面积，降低管子换热能力，导致管子超温等一系列问题。

目前对于脱落堆积的氧化皮状况进行检测的有效方法是射线检测和割管检查。使用射线检测方法可以对管道内氧化皮沉积进行无损检测，通过图像确定氧化皮的分布情况，射线检测的优点是直观准确，其缺点在于使用射线带来辐射危险，影响锅炉中的其他检修工作，更重要的是耗时长，有些部位不具备放置射线机的操作空间。割管检查的优点是能够具体、直接检查和发现氧化皮堆积量大小，缺点是效率低，对管道直接切割，需补焊，工作量很大。对于对工期要求很高的发电企业而言，这两种方法都不是理想的方法。因此，研究出有效、高效的氧化皮堆积无损检测的方法是非常有意义的。随着国内超临界、超超临界大型机组的大量投产，奥氏体耐热钢材质高温过热器和高温再热器内壁氧化问题日益突出，大大增加了对奥氏体管子内部氧化皮脱落量进行测量的无损检测方法的迫切性。

经过对奥氏体耐热钢管的物理特性和氧化皮脱落机理的理论分析，依据奥氏体耐热钢无铁磁性、氧化皮（铁的氧化物）有铁磁性的物理特征，采用电磁法原理对奥氏体耐热钢管内壁脱落的氧化皮进行检测，在理论上是可行的。国内一些研究机构、高等学校、发电企业，都在这方面进行了一些有益的探索。这些技术方案都是依据奥氏体耐热钢无磁性、氧化皮有磁性的物理特征，采用电磁法对奥氏体耐热钢管内壁脱落的氧化物进行检测。然而事实上，奥氏体耐热钢钢管在冷作加工的过程中（即弯管），也会由于应力应变的原因，产生磁性，这是由磁致伸缩效应的逆效应造成的。生产企业在加工过程中，未按规定对弯管进行热处理，或者为了节约成本不做热处理，所以出厂的弯管本身带有磁性。另外，现场的焊接操作、焊材质量，管道外壁的氧化等均会造成管道带有一定的铁磁性。这种情况下进行磁性检测，极易导致检测结果不准确，造成检验人员的误判。

发明内容

本发明实施例提供一种奥氏体受热面氧化皮电磁检测仪，用以有效提高奥氏体受热面氧化皮磁性检测的准确性，方便检测人员观测奥氏体受热面氧化皮的信息，该奥氏体受热面氧化皮电磁检测仪包括：

用于采集传感器输出的电磁检测信号的传感器接口，所述电磁检测信号包括固定激励磁场经奥氏体受热面氧化皮感应的感应电磁场转换的弱电信号、以及所述固定激励磁场未经奥氏体受热面氧化皮感应的空间电磁场转换的弱电信号；

与所述传感器接口连接，用于对所述电磁检测信号进行模数转换的模数转换器；

与所述模数转换器连接，用于对模数转换后的所述电磁检测信号进行运算处理的系统级芯片，所述运算处理包括对所述感应电磁场转换的弱电信号和所述空间电磁场转换的弱电信号进行相关比较，提取奥氏体受热面氧化皮的信息；

与所述系统级芯片连接，用于显示所述系统级芯片运算处理结果的显示器；

与所述系统级芯片连接，用于供电的电源设备。

一个实施例中，所述模数转换器经信号处理电路与所述传感器接口连接，所述信号处理电路用于对所述传感器接口采集的所述电磁检测信号进行信号调理、缓冲、滤波和放大，输出经处理的所述电磁检测信号至所述模数转换器。