[发明专利]一种奥氏体锅炉管内脱落氧化皮堆积厚度脉冲涡流检测方法及装置

说明书

本发明涉及一种奥氏体锅炉管内脱落氧化皮堆积厚度脉冲涡流检测方法及装置。它主要解决现有手段在对奥氏体锅炉管内氧化皮堆积厚度进行检测时，无法在管道高温服役后管壁出现磁性转化的情况下实现精确定量及大管壁穿透性差的问题。其方法为：在管外扣装一个螺线管式脉冲涡流检测传感器，在脉冲磁场激励下管内氧化皮感生出涡流场并增大传感器电感值，涡流强度和电感增量与氧化皮堆积厚度相关，促使传感器输出的电压信号幅值间接反映出氧化皮的堆积厚度；进一步地，进行堆积模拟检测实验，并差分处理检测信号，获取信号峰值关于氧化皮堆积厚度的标定曲线；现场检测中，根据检测信号峰值查找标定曲线，就可得到被测锅炉管内氧化皮的堆积厚度。

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，涉及一种奥氏体锅炉管内脱落氧化皮堆积厚度脉冲涡流检测方法及装置。

背景技术

无损检测（NDT-Nondestructive Testing）是一种在不损伤被检物使用性能的情况下，探测被检物内部或表面有无缺陷，尺寸是否发生改变，有无堵塞隐患等物理特性的技术。现已被广泛运用于航天航空、建筑、石油化工等各个领域。

近年来，为了提高发电效率以及发展低碳经济，我国新投产的电站机组逐步向大容量、高参数方向发展，超临界、超超临界机组已成为火力发电的主力机组。作为火力发电厂锅炉的关键承压部件，过热器和再热器广泛采用了具有高热强度和高蠕变强度的TP304H、TP347H、TP321H等奥氏体不锈钢材料。由于奥氏体不锈钢抗蒸汽氧化能力差，在长期高温蒸汽作用下管内壁会发生高温氧化。氧化产物与奥氏体不锈钢的晶格结构存在较大差异，导致氧化皮与基体结合不紧密，在载荷迅速变化、锅炉启停等情况下，氧化物易发生脱落，堆积在管道内。堆积厚度过大时会导致管道超温和堵塞，从而引发机组事故，造成财产损失甚至人员伤亡。在锅炉检修期间对管道采取物理切割检查的方式直观简便，但操作时间长，不可恢复，不适用于大面积扫查。因此，迫切需要开发一种用于奥氏体锅炉管内氧化皮堆积厚度测量的无损检测方法及装置，以便及时找出问题管道并进行更换。

目前检查锅炉管内脱落氧化皮的比较常用的无损检测方法是射线检测，射线检测基于管壁与氧化皮对射线吸收程度不同的原理，通过获得的射线底片来判断管内氧化皮的堆积状况，直观可靠，但该方法受锅炉管道管排狭小空间的限制，不能进行全面检测，且存在辐射、工期长等弊端。

近年来许多学者对奥氏体锅炉管内氧化皮堆积厚度的无损检测方法做出了研究，由日本IHI株式会社的Ohtomo等人最早提出的磁性检测法利用氧化皮（主要成分Fe₃O₄为亚铁磁性）和奥氏体不锈钢（顺磁性）的磁特性差异，利用磁铁对管内堆积的氧化皮进行激磁，再通过获取被磁化氧化物的磁感应强度来判断氧化皮堆积。这种检测方法在氧化皮堆积量较少时灵敏度低，堆积量较多时检测信号又趋于饱和，难以精确定量，且奥氏体锅炉管在高温服役后管壁磁属性会发生转变，从而影响定量检测。公开号为CN1441246A的发明专利申请公开了一种奥氏体不锈钢管内氧化物的磁性无损检测方法及装置，它通过使用对磁场非常敏感的霍尔元件及两个探头的组合提高了检测的灵敏度和信号穿透能力，但是高温服役后管壁磁属性发生转变从而影响定量检测结果的问题仍没有得到解决。

又如公开号为CN101782420B和CN101799313B的发明专利分别申请公开了一种检测锅炉弯管内氧化皮堆积量的方法和一种锅炉奥氏体不锈钢弯管内氧化皮堆积量的提升力检测法，该两种方法分别利用锅炉管内壁氧化皮堆积量与剩磁场强度之间的关系和不同氧化皮堆积量与其对应磁场提升力值之间的关系，通过对待测管道内氧化皮进行磁化处理后得到的剩磁场强度值和磁场提升值来判断管内氧化皮的堆积量。它们在检测时无需对管道进行特殊处理，对检测环境要求宽松，方便快捷，但是无法排除高温服役后管壁发生磁属性转变对定量检测的影响，同时也无法得知管内氧化皮的具体堆积形态。