[发明专利]一种超临界锅炉高温受热面管内氧化皮探测仪及探测方法

说明书

技术领域

本发明属于磁性无损检测技术领域，提供了一种超临界锅炉高温受热面管内氧化皮探测仪及探测方法，用于对超临界锅炉高温受热面管内氧化皮进行无损检测，特别是对于大型超(超)临界电站锅炉内氧化皮在管道弯管处堆积情况进行检测。

背景技术

近年来，随着火电厂技术参数和容量的不断提高，在超(超)临界锅炉受热面奥氏体不锈钢管材应用愈来愈广泛，目前国内应用的奥氏体不锈钢材料牌号主要有Super304H、TP316H、TP347H和俄罗斯的12Cr18Ni12Ti等。虽然奥氏体不锈钢的抗氧化温度可达到700℃以上，有良好的弯管、焊接工艺性能，组织稳定性、抗高温腐蚀性和高的热强性，提高了机组的参数和热效率，但是奥氏体不锈钢在长期高温运行中，在过热器、再热器管子内壁易产生氧化腐蚀，生成的氧化产物与管壁附着牢固，结构致密。氧化层的形成降低了过热器和再热器管子的导热性，因而影响管子的传热效果，在管子中蒸汽出口温度不变的情况下，氧化层的存在会引起管子金属的长期高温过热，导致氧化加剧、水蒸汽腐蚀加速、金属蠕变速率升高等一系列不利后果，使过热器、再热器管子失效提前。另一方面，由于不锈钢材料氧化皮的膨胀系数与基体差别较大，在启动、停炉与变工况运行过程中，温度变化所诱发的热应力可导致氧化皮局部剥落，剥落的氧化皮在重力及工质流动的作用下沉积或堆积在管子弯头下部，降低了锅炉受热面管道中蒸汽流量，使锅炉受热面管道局部传热性能变差，造成局部过热。在剥落极端严重、沉积量很大的情况下，还可能使锅炉受热面管道局部堵塞。国内外已发生多起锅炉受热面奥氏体不锈钢管内壁氧化皮脱落，造成在弯头处沉积堵塞引起过热爆管的事故。对于奥氏体不锈钢管内部氧化皮剥落堆积问题，目前在国内外还没有一个高效、准确和便捷的专用检测仪器。目前，现有的氧化皮探测装置为射线检测，存在检测仪器笨重、测量时间长、工作量大、对测量人员存在伤害等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种超临界锅炉高温受热面管内氧化皮探测仪及探测方法，实现了对于管内氧化皮堆积厚度的准确判断，具有方便、快捷、准确、安全等特点，解决了现有技术中因为检测仪器笨重、测量时间长、对测量人员存在伤害等问题。本发明通过如下技术方案实现：

一种超临界锅炉高温受热面管内氧化皮探测仪，包括测量探头、基准探头、放大电路、减法器、A/D转换器、单片机和显示器，所述测量探头位于自受检管的待测部位的外侧，基准探头位于受检管的无氧化皮部位的外侧，测量探头和基准探头分别把来自受检管的待测部位和无氧化皮部位的磁信号转化为电压信号，该两个电压信号经放大电路放大后通过减法器获得差值电压信号，由A/D转换器将差值电压信号转化为数字信号，该数字信号由单片机处理后送到显示器显示。

上述的探测仪中，所述测量探头和基准探头均包括永磁体和霍尔传感器，永磁体和霍尔传感器分别与U型夹臂的两端连接。

作为所述探测仪的优选方案，永磁体和霍尔传感器位于受检管外部相对的两侧。

作为所述探测仪的优选方案，放大电路采用放大器TLC27M2，对探头检测到的电压信号进行放大；所述显示器为字符点阵液晶显示器。

作为所述探测仪的优选方案，所述单片机采用SPCE061A十六位单片机，把数字信号送入字符点阵液晶显示器。

上述的探测仪中，字符点阵液晶显示器显示的内容包括氧化皮的厚度。

上述的探测仪的探测方法，其利用两组探头对同一受检管的不同部位进行对比测量，其中一组基准探头置于竖直管壁无氧化皮的管道部位，另一组检测探头置于弯管处可能堆积氧化皮的部位，测量探头和基准探头分别把来自受检管的待测部位和无氧化皮部位的磁信号转化为电压信号，该两个电压信号经放大电路放大后通过减法器获得差值电压信号，由A/D转换器将差值电压信号转化为数字信号，该数字信号反应基准探头检测到的磁感应强度的差值，磁感应强度的差值反映管内氧化皮的量。

作为上述探测方法的优化方案，检测探头的永磁体位于受检管的一侧外表面，磁化受检管内可能存在的氧化皮；检测探头的霍尔传感器在受检管另一侧外表面检测磁感应强度的变化，测量探头与基准探头检测到的磁感应强度通过减法器计算得到差值电压信号，差值电压信号模数转换后，经由单片机送入显示器显示，反映受检管内氧化皮的量，所述氧化皮包括顺磁性及铁磁性氧化皮。

作为上述探测方法的优化方案，测量探头中的永磁体置于受检管弯管处的正上方或正下方，测量探头中的霍尔传感器与永磁体正对，永磁体和霍尔传感器夹在弯管处；基准探头的磁体和霍尔传感器夹在受检管竖直管部分的两侧。