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      遠(yuǎn)東無損檢測資訊網(wǎng)
      
標(biāo)題: 電站鍋爐不銹鋼管氧化皮檢測 技術(shù)與應(yīng)用 [打印本頁]
      

      
作者: 遠(yuǎn)東網(wǎng)    時間: 2014-1-6 17:55
      
標(biāo)題: 電站鍋爐不銹鋼管氧化皮檢測 技術(shù)與應(yīng)用
      0 引言
      

      
隨著我國電力建設(shè)的快速發(fā)展，新投產(chǎn)的機(jī)組逐步向大容量、高參數(shù)方向發(fā)展[1]。由于鍋爐運行的蒸汽壓力和溫度的提高，需要管道耐熱能力更強(qiáng)，所以鍋爐在設(shè)計制造過程中越來越多地采用了諸如TP304H、TP316H、TP347H等奧氏體不銹鋼[2]。隨著鍋爐運行時間的增長，在鍋爐過熱器和高溫再熱器管道內(nèi)部會逐漸生成氧化皮，而氧化皮與不銹鋼管道基體的熱膨脹系數(shù)相差較大又導(dǎo)致鍋爐在載荷變化迅速、起停等情況下氧化皮容易剝落。剝落的氧化皮會堵塞管道引起局部過熱，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致過熱器、再熱器爆管；同時剝落的氧化皮被帶入汽輪機(jī)，引起固粒侵蝕導(dǎo)致?lián)p傷汽輪機(jī)葉片，污染水汽品質(zhì)。因此，在檢修過程中檢測到氧化皮對機(jī)組安全運行至關(guān)重要[3]。
      

      
目前電站鍋爐普遍采用射線探傷法對鍋爐管道內(nèi)沉積的氧化物進(jìn)行無損檢測[4]，使用該方法的缺點是檢測費用昂貴；檢測靈敏度低，對于數(shù)量較少的沉積氧化物難以從圖像上辨認(rèn)確定；由于射線放射源具有危害性，取得結(jié)果的工藝進(jìn)程較慢，不利于縮短鍋爐檢修工期，影響電廠的經(jīng)濟(jì)效益。因此，急切需要一種有效的無損檢測技術(shù)來準(zhǔn)確檢測管道中氧化皮的剝落情況。
      

      
1 檢測原理
      

      
在不銹鋼管外壁加一穩(wěn)恒強(qiáng)磁場，當(dāng)管內(nèi)不存在氧化物時，由于不銹鋼管為非磁性的，磁場分布幾乎不受影響；當(dāng)不銹鋼管內(nèi)存在氧化物時，氧化物將會被外部強(qiáng)磁場磁化，在氧化物內(nèi)部形成磁路，磁場分布將會發(fā)生變化，此時磁場將包含管道內(nèi)磁性氧化物的信息。因此可以從管道外部利用磁場敏感元件檢測被磁化的氧化物產(chǎn)生的雜散磁場信號，并通過敏感元件將其轉(zhuǎn)化為電信號進(jìn)行檢測。原理圖如圖1所示，其中實線表示穩(wěn)恒磁場的磁通線在局部區(qū)域的分布情況，虛線表示該穩(wěn)恒磁場產(chǎn)生的雜散磁場的磁通線分布情況。該磁性無損檢測法具有下列優(yōu)點：
      

      

      [attach]7979[/attach]

      

      
（1）檢測安全、可靠、靈敏度高。該磁性無損檢測方法使用穩(wěn)恒磁場產(chǎn)生直流輸出信號，磁場強(qiáng)度、電源電壓以及輸出信號都處于安全范圍內(nèi)；又由于檢測裝置中的敏感元件對磁場非常敏感，所以當(dāng)氧化皮很少時也可以檢測到，具有很高的靈敏度。
      

      
（2）由于附著在管壁上的氧化皮受到外磁場作用時可以完全類似于已經(jīng)剝落沉積下來的氧化皮那樣被磁化而產(chǎn)生雜散磁場，所以可以對仍附著在管壁上的氧化皮進(jìn)行無損檢測。
      

      
（3）對工作環(huán)境要求比較寬松，不需要對檢測管道外部進(jìn)行特殊清理，只要保證沒有強(qiáng)磁性物質(zhì)即可。
      

      
2 檢測儀器
      

      
2.1 硬件部分
      

      
電站鍋爐不銹鋼管氧化皮檢測系統(tǒng)的硬件組成如圖2所示，主要包括傳感器模塊、信號調(diào)理模塊、供電模塊和主機(jī)模塊。儀器的外圍設(shè)備包括按鍵、LCD顯示屏、SD卡和與計算機(jī)連接的USB線等。
      

      

      [attach]7980[/attach]

      

      
磁性傳感器將不銹鋼管內(nèi)的氧化皮信號采集出來，并將其轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過信號調(diào)理電路將信號濾波、放大后送到主機(jī)，主機(jī)將檢測信號進(jìn)行處理后送到LCD顯示器進(jìn)行顯示，以方便檢測人員進(jìn)行實時查看，同時還可以將檢測數(shù)據(jù)保存到SD卡，保存的數(shù)據(jù)通過USB線可以傳輸?shù)接嬎銠C(jī)上，方便對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行查看和分析。供電系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)為信號調(diào)理電路、主機(jī)、LCD顯示器及SD卡提供電源。為了保證儀器的攜帶及使用方便，儀器供電由小巧的可充電鋰電池提供。充電通過外接220V電源完成，在充電的同時儀器仍然可以正常使用，此時儀器供電由外界電源提供。
      

      
2.2 軟件部分
      

      
儀器軟件實現(xiàn)了信號檢測、文件保存、文件查看等功能，主要包括檢測模塊和文件模塊，軟件功能框圖如圖3所示。
      

      

      [attach]7981[/attach]

      

      
檢測模塊主要負(fù)責(zé)不銹鋼管的氧化皮檢測，檢測儀會將檢測的一根不銹鋼管內(nèi)氧化皮的最大數(shù)據(jù)存入主機(jī)，同時為滿足檢測失誤而必須重新檢測的需求，儀器還可以返回到相應(yīng)管的編號處進(jìn)行重新檢測；文件模塊包括兩個功能：保存檢測數(shù)據(jù)和查看檢測數(shù)據(jù)，使用者可以根據(jù)自己的需要輸入文件名來保存檢測管屏的數(shù)據(jù)，還可以通過“打開文件”將檢測數(shù)據(jù)保存到以前已命名的文件中，通過USB數(shù)據(jù)線的傳輸，可將保存的檢測數(shù)據(jù)上傳到計算機(jī)，有利于對電站鍋爐不銹鋼管的安全運行提供分析和評價。
      

      
2.3 性能指標(biāo)
      

      
氧化皮檢測儀的整體圖如圖4所示，由主機(jī)、傳感器、充電器和USB數(shù)據(jù)傳輸線組成。儀器的性能指標(biāo)為：
      

      

      [attach]7982[/attach]

      

      
（1） 中文菜單操作提示，檢測數(shù)據(jù)數(shù)字化顯示；
      
（2） LCD小型液晶顯示器；
      
（3） 檢測精度：1mV；
      
（4） 檢測誤差：小于20mV；
      
（5） 調(diào)零：自動調(diào)零；
      
（6） 傳感器大小：17×40×41mm  h,w,l  傳感器小巧，方便檢測；
      
（7） 數(shù)據(jù)存儲量： 2G；
      
（8） 可將存儲的檢測數(shù)據(jù)上傳至電腦，利用計算機(jī)進(jìn)行查看、分析；
      
（9） 供電：鋰電池供電（連續(xù)供電時間：8小時），也可用220V電源供電；
      
（10）電池壽命：重復(fù)充放電500次以上；
      
（11）工作溫度范圍：-20℃～＋45℃。
      

      
3 實驗分析
      

      
3.1 檢測信號隨氧化皮重量變化的實驗
      

      
向管型為Φ45*2.5，Φ50.8*4，Φ51*7的不銹鋼管內(nèi)加入重量依次增加的氧化皮，用電站鍋爐不銹鋼管氧化皮檢測儀進(jìn)行檢測，分別記錄檢測到的信號值。圖5為根據(jù)檢測結(jié)果繪制的檢測信號隨氧化皮重量變化的曲線。
      

      

      [attach]7983[/attach]

      

      
其中，橫軸為氧化皮的重量，縱軸為檢測儀器讀出的信號值，實線、虛線及點劃線分別表示管型為Φ45*2.5、Φ50.8*4及Φ51*7的不銹鋼管內(nèi)氧化皮信號隨重量變化的情況。從圖中可以看出，曲線可以分為三段：變化迅速區(qū)、變化緩慢區(qū)和基本不變區(qū)。以管型為Φ45*2.5的不銹鋼管為例，氧化皮的重量在8g以內(nèi)時信號值隨氧化皮重量的增加變化比較快，基本呈線性關(guān)系；氧化皮的重量在8g到16g之間時信號隨氧化皮重量的增加變化比較緩慢，但檢測信號仍呈上升趨勢；當(dāng)氧化皮的重量超出16g時，檢測信號基本保持不變，隨著重量的繼續(xù)增加檢測信號將趨于飽和。
      

      
3.2 檢測數(shù)值隨氧化皮厚度變化的實驗
      

      
向管徑為44.2mm,管壁厚度分別為 0.9mm，1.36mm，1.82mm，2.28mm的紙制管（模擬不銹鋼管）中分別加入厚度依次增加的氧化皮。具體方法是以2mm氧化皮厚度為單位，逐次加入氧化皮。為了保證實驗的準(zhǔn)確性，將硬紙板剪成長方形，放入管道中，與管道所圍成的空間中加滿氧化皮。圖6為檢測信號隨氧化皮厚度變化的曲線。
      

      

      [attach]7984[/attach]

      

      
其中，橫軸為氧化皮在不銹鋼管中的厚度，縱軸為檢測儀器讀出的信號值，實線、虛線、點線及點劃線分別表示管壁分別為0.9mm、1.36mm，1.82mm，2.28mm的不銹鋼管內(nèi)氧化皮信號隨厚度變化的情況，曲線變化趨勢與圖5類似，這里就不做具體分析了。
      

      
通過對檢測信號隨氧化皮重量及厚度變化的分析可知，不銹鋼管內(nèi)氧化皮的含量在一定的范圍內(nèi)時，儀器對氧化皮量的變化有很高的靈敏度，檢測信號能準(zhǔn)確地反應(yīng)管內(nèi)氧化皮的量。
      

      
4 現(xiàn)場應(yīng)用
      

      
4.1 實例1
      

      
電站鍋爐不銹鋼管氧化皮檢測儀在珠海、福州、汕頭、汕尾、泰州、貴港、濰坊等電廠進(jìn)行了大量的應(yīng)用，并取得了良好的效果。圖7為現(xiàn)場檢測的圖片。
      

      

      [attach]7985[/attach]

      

      
我們在某電廠用氧化皮檢測儀檢測完后，選取儀器讀數(shù)分別為248和327的兩根不銹鋼管用射線進(jìn)行拍片，結(jié)果如圖8所示。其中左圖為檢測儀器讀數(shù)為248的不銹鋼管，右圖為檢測儀器讀數(shù)為327的不銹鋼管。從圖中可以看出，左圖氧化皮的量明顯少于右圖的氧化皮，因此氧化皮檢測儀檢測與射線拍片的結(jié)果基本吻合。
      

      

      [attach]7986[/attach]

      

      
4.2 實例2
      

      
某電廠500MW機(jī)組鍋爐在運行3萬多小時后，采用該技術(shù)對4000根不銹鋼管進(jìn)行檢測。檢測結(jié)果表明有多根不銹鋼管堵塞嚴(yán)重。進(jìn)行了氣流吹除后，多個部位堵塞。最后根據(jù)檢測數(shù)據(jù)由大到小將300余根管彎頭割開處理，最多的彎頭處取出氧化皮1600余克。檢測處理后，一次點火成功。
      

      
5 結(jié)論
      

      
本文基于對電站鍋爐不銹鋼管氧化皮檢測的工程需求，提出了磁性無損檢測方法，設(shè)計并研制了不銹鋼管氧化皮檢測儀器，進(jìn)行了大量的實驗研究，并開展了大量的現(xiàn)場應(yīng)用工作。實踐表明，該氧化皮檢測儀具有攜帶方便，操作簡單，檢測速度快等優(yōu)點。因此，氧化皮的磁性檢測方法為鍋爐管道的整體氧化腐蝕狀態(tài)的評估提供了有效的數(shù)據(jù)支持，必將產(chǎn)生巨大的社會效益。
      

      
參考文獻(xiàn)：
      

      
[1] 唐海寧，大容量電站鍋爐金屬氧化皮問題綜合分析[D]，東南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006.3：1-2.
      
[2] 朱建臣，李云飛,王玉興，奧氏體不銹鋼管內(nèi)壁氧化物脫落原因分析及檢測方法探討[J]，電力設(shè)備，2008，2：58~60.
      
[3] 梁學(xué)斌，何文，王樹偉，高溫氧化皮的問題探討和防治[J]，華北電力技術(shù)，2007，增刊2：128~130.
      
[4] 彭欣，李友慶，曾勁松等，基于新型無損檢測儀的奧氏體鍋爐管內(nèi)壁氧化皮堵塞爆管探析[J],華北電力技術(shù)，2008，6：47~50.
      

      
作者簡介：丁克勤，1968年9月生，男，研究員，從事無損檢測領(lǐng)域的研究。
      
通訊地址：北京朝陽區(qū)和平街西苑2號樓，郵編：100013，手機(jī)：13910579725，電子郵箱：[email protected]。
      

      
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作者: 果GUO    時間: 2014-1-12 13:34
      
又是一個新技術(shù)，學(xué)習(xí)了{(lán):soso_e179:}




      

      

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