[发明专利]一种制氢炉管内壁蠕变裂纹超声透射原位检测方法

说明书

本发明公开了一种制氢炉管内壁蠕变裂纹超声透射原位检测方法，将两压电换能器按特定角度设置成一激一收方式构成一组，周向设置三组并固定于距制氢炉管外壁一定位置处，利用压电换能器扩散角内的声束及检测环的旋转实现制氢炉管检测区域内管道内壁全覆盖；采用电子扫查方式同时激励每组检测结构中发射压电换能器，使其向耦合剂中辐射超声波并以一定的角度进入管道内壁，在穿过检测区域后回波信号同样以一定角度辐射出管道，进入耦合剂被接收换能器接收，通过对回波信号特征的识别，从而定量管道蠕变裂纹。本发明通过三组一激一收检测环旋转方式对制氢炉管进行检测，实现了非人工扫查方式的风机主轴表面缺陷的原位检测。

技术领域

本发明涉及一种制氢炉管内壁蠕变裂纹超声透射原位检测方法，属于无损检测领域。

背景技术

氢能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到人们的关注。随着制氢炉在石化炼油企业的大规模投入应用，制氢炉管及其零部件运行状态直接关系国民企业生产的安全和利益。制氢炉内都是多根管道并排整炉工作，炉管是主要的承压部件，由于长时间的高温高压环境及氧化氢腐蚀导致生成裂纹的情况不可避免。因此对这类结构的安全检测不仅有助于预防安全事故的发生，也可以及时更替问题管道避免不必要的经济损失。

制氢炉管是整排固定于两加热炉之间，常年处于高温高压的生产状态，每次检测均需将整炉停用1-2天，不仅对企业效益有较大影响且加热炉的启停严重影响管道裂纹的生长，所以如何在短时间内对炉内管道进行全面检测是目前面临的主要难题，目前只能在停炉状态下，由检测人员爬上脚手架，对炉管的向火面及背火面用纵波探头进行步进检测或者采用爬管机器分两次的方式对管道进行扫查，但由于炉内管道数量众多，在停机状态下采用上述两种方式不仅检测覆盖面积小，耗时耗力，检测成本非常巨大。所以时至今日——特别是离心铸造的HP40管道——炉管的原位检测都无法得到很好的实施，为确保制氢炉的安全使用，保障国民生产安全，把安全隐患降到最低，研究无需人员靠近手动检测覆盖范围广的缺陷检测方法是非常必要和迫切的。

制氢炉管材质主要由镍、铬等金属元素离心铸造而成，相较于市面上常见的管材具有较大的晶粒尺寸，对各类能量的传递有较大的衰减，而且此类工件为保证能常年处于工作状态，均会设计为厚壁管道。要对其进行检测，超声波透射法无疑是最合适也是最有效的检测方法。超声波无损检测技术对确定内部缺陷的大小、位置、取向、埋深、性质等参量较其他无损检测方法有综合优势，主要体现为：穿透能力强，信号完整性高、对人体、制件及周围环境无害。

国内外对石化设施管类检测的研究相对较多，但针对制氢炉管研究较少，一般将失效的管道拆卸下来之后进行失效分析，在不动管道的情况下应用爬管机器人对管道向火面和背火面进行扫查，该检测方法已近成熟。该方法虽然设计较为合理可行，但是仍不能直接广泛应用于制氢炉管原位检测，其主要原因在于：虽然由于温差的影响蠕变裂纹多生成在向/背火面，但通过实际失效分析结果发现位于向/背交界处仍有较大几率生成裂纹导致蠕变失效，这些正是目前检测方法的漏洞所在。且单根炉管长度在12m左右，传统检测方法效率低下，可广泛实施性不强。

发明内容

本发明提供了一种基于超声透射纵波的炉管蠕变周向检测方法，采用纵波压电换能器，通过电子式扫查即可实现炉管内壁蠕变裂纹检测，避免了常规检测过程中人工扫查的繁琐过程，相比于炉管原位检测其他方法，本发明更有利于实现对炉管内壁蠕变裂纹的周向检测。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种制氢炉管内壁蠕变裂纹超声透射原位检测方法，实现检测方法的检测装置包括计算机1、超声激励接收设备2、微型供水水泵3、旋转电机4、检测环5、激励接收换能器6、炉管7。其中，计算机1与超声激励接收设备2通过无线模块连接，超声激励接收设备2与旋转电机4连接，微型供水水泵3与检测环5相连，旋转电机4与检测环5通过齿轮结构连接，该方法具体实施步骤包括：