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专利名称：一种锅炉受热面管内氧化皮超声波探测方法
技术领域：
本发明涉及一种锅炉受热面管内氧化皮超声波探测方法。
背景技术：
随着发电设备单机容量不断增大和锅炉运行参数的不断提高，电站锅炉管道蒸汽侧氧化及氧化皮脱落，尤其是锅炉过热器、再热器等受热面的高温氧化剥皮，会堵塞管子， 导致锅炉爆管、损伤汽轮机叶片，严重威胁大型火电机组安全运行。因此，采用适当的方法对管内氧化皮的分布情况进行探测，就成为防止锅炉爆管的重要手段。目前，探测管内氧化皮的方法有涡流法、磁性法等，这些方法的原理均是利用电磁耦合进行探测。采用上述方法进行受热面管内氧化皮探测的前提是管子材料为非铁磁性材料，而对于电站应用最广泛的低合金耐热钢类铁磁性材料，上述方法不能应用。即使在不锈钢等非铁磁性材料应用时，由于氧化皮的电磁特性不同及形态变化、管子壁厚的变化等不确定因素影响，导致对管内氧化皮分布的状况进行分析几乎是不可能的。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种不受被测管材料的限制，能够准确测定管内氧化皮分布的锅炉受热面管内氧化皮超声波探测方法。本发明采用如下技术方案
一种锅炉受热面管内氧化皮超声波探测方法，其包括如下步骤
(1)组建测试平台，所述测试平台包括超声波探伤仪以及与所述超声波探伤仪相连接的纵波直探头和示波器；
(2)调整仪器参数启动所述超声波探伤仪，将其探头模式设置为直探头，声程设置为能显示声波穿透管壁在水中传播并反射回来的回波，声速设置为钢管中的声波速度，其他参数采用默认参数；
(3)将被测管内充满水，将所述纵波直探头放置在被测管外壁上，即可根据示波器上的回波分布情况，确定被测管内部的氧化皮分布情况。若所述示波器的示波屏上有被测处对侧水钢界面的回波信号，则判断被测处即探头所在部位管内不存在氧化皮，反之则被测处
存在氧化皮。本发明的积极效果为本发明利用超声波方法探测锅炉受热面管内氧化皮，由于采用的是不同于电磁方法的声学方法，故不受管子材料的限制，可以较方便地对现场各种材料的管子内壁氧化皮的分布情况进行探测，能够准确测定管内氧化皮的分布状况，解决了氧化皮测量领域的难题。


图1为本发明探测锅炉受热面管内氧化皮方法的示意图； 图2为管中无氧化皮时的超声波透射分析图；图3为Φ42Χ5πιπι被测管中无氧化皮时的超声波检测信号波形图； 图4为Φ42Χ5πιπι被测管中有氧化皮时的超声波检测信号波形图； 图5为Φ51Χ5πιπι被测管中无氧化皮时的超声波检测信号波形图； 图6为Φ51Χ5πιπι被测管中有氧化皮时的超声波检测信号波形图； 图7为Φ60Χ5πιπι被测管中无氧化皮时的超声波检测信号波形图； 图8为Φ60Χ5πιπι被测管中无氧化皮时的超声波检测信号波形图。在附图中1被测管、2纵波直探头、3超声波探伤仪、4示波器。
具体实施例方式如图1所示，启动超声波探伤仪3，将仪器探头模式设置为直探头，仪器声程设置为至少能显示声波穿透管壁在水中传播并反射回来的多次回波，声速设置为钢管中的声波速度，为5900m/s，其他参数采用仪器默认参数。将Φ42Χ5πιπι的被测管1内充满水，根据被测管1规格，选择2. 5ΡΦ13的纵波直探头2，将所述纵波直探头2与一台型号为CTS-9003 的数字式超声波探伤仪3相连接，将探头2放置在被测管1的外壁上，启动超声波探伤仪3， 根据示波器4的示波屏上有无被测处对侧水钢界面的回波信号判断被测处即探头所在部位管内是否存在氧化皮；若示波器4的示波屏上显示有被测处对侧水钢界面的回波信号， 则判断被测处即探头所在部位管内不存在氧化皮，反之则被测处存在氧化皮。本发明方法的原理如图2所示，由于超声纵波能够在液体中传播，所以超声波除在被测处的钢水界面多次反射形成多次回波外，还有部分超声波在钢水界面处透射进入水中传播，这部分超声波在探测面对侧的水钢界面处会再次被反射，最终会被仪器接收到而在示波器上形成回波信号。超声波的入射波L穿透紧贴探头的管壁在水中传播，若被测处不存在氧化皮，则在水中传播的波遇到对面管壁在水钢界面处被管壁反射，形成反射回波 LF2，再由水传播至紧贴探头的管壁，穿过管壁被探头接收，形成反射回波信号。由于超声波会在紧贴探头的管壁内多次反射，每次反射都会进入水中一部分，且水中纵波声速远小于钢中的纵波声速，显示在示波器上的反射回波总是一簇回波而不是单根回波。如果被测管内壁存在氧化皮，则由于氧化皮是一种松散的状态，超声波不能在其中传播，造成超声波只在被测处管壁中多次反射形成多次回波。通过分析示波屏上的信号有无被测处对侧水钢界面的回波信号，就能够判断探头所在部位是否存在氧化皮。同时，通过探头在管子外壁的轴向移动，根据是否有穿过水层的水钢界面反射回波，就能够准确确定管内氧化皮的分布情况。如图3和图4所示分别为φ 42 X 5mm的管内有氧化皮及无氧化皮时的超声波检测信号波形图，由图3可见，被测处无氧化皮时，示波屏上有明显的被测处对侧管壁的回波信号，由图4可见，被测处有氧化皮时，示波屏上只有超声波在被测处管壁中多次反射形成的多次回波，而无明显的被测处对侧管壁的回波信号。如图5和图6所示分别为Φ51 X 5mm的管内有氧化皮及无氧化皮时的超声波检测信号波形图，由图5可见，被测处无氧化皮时，示波屏上有明显的被测处对侧管壁的回波信号，由图6可见，被测处有氧化皮时，示波屏上只有超声波在被测处管壁中多次反射形成的多次回波，而无明显的被测处对侧管壁的回波信号。如图7和图8所示分别为Φ60Χ5πιπι的管内有氧化皮及无氧化皮时的超声波检测信号波形图，由图7可见，被测处无氧化皮时，示波屏上有明显的被测处对侧管壁的回波信号，由图8可见，被测处有氧化皮时，示波屏上只有超声波在被测处管壁中多次反射形成的多次回波，而无明显的被测处对侧管壁的回波信号。
权利要求
1. 一种锅炉受热面管内氧化皮超声波探测方法，其特征在于其包括如下步骤a、组建测试平台，所述测试平台包括超声波探伤仪(3)以及与所述超声波探伤仪相连接的纵波直探头(2)和示波器(4)；b、调整仪器参数启动所述超声波探伤仪(3)，将其探头模式设置为直探头，声程设置为能显示声波穿透管壁在水中传播并反射回来的回波，声速设置为钢管中的声波速度，其他参数采用默认参数；C、将被测管(1)内充满水，将所述纵波直探头(2)放置在被测管(1)外壁上，即可根据示波器(4)上的回波分布情况，确定被测管(1)内部的氧化皮分布情况；若所述示波器(4) 的示波屏上有被测处对侧水钢界面的回波信号，则判断被测处即探头所在部位管内不存在氧化皮，反之则被测处存在氧化皮。
全文摘要
本发明涉及一种锅炉受热面管内氧化皮超声波探测方法，其是将与超声波探伤仪相连接的纵波直探头放置在被测管外壁上，根据示波器上的回波分布情况，确定被测管内部的氧化皮分布情况。若所述示波器的示波屏上有被测处对侧水钢界面的回波信号，则判断被测处即探头所在部位管内不存在氧化皮，反之则被测处存在氧化皮。本发明利用超声波方法探测锅炉受热面管内氧化皮，由于采用的是不同于电磁方法的声学方法，故不受管子材料的限制，可以较方便地对现场各种材料的管子内壁氧化皮的分布情况进行探测，能够准确测定管内氧化皮的分布状况，解决了氧化皮测量领域的难题。
文档编号G01N29/04GK102183581SQ20111006486
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月17日 优先权日2011年3月17日
发明者刘长福, 牛晓光, 王强, 赵纪峰, 郝晓军 申请人:河北省电力研究院