[发明专利]一种制氢炉管内壁蠕变裂纹超声原位自动检测系统

说明书

本发明公开了一种制氢炉管内壁蠕变裂纹超声原位自动检测系统，该系统包括计算机、多通道超声系统控制电路、电机驱动板、空心杯电机、旋转电机、爬管机器、多通道压电换能器检测环。其中多通道压电换能器布置于炉管周向，用于检测炉管内壁裂纹；计算机通过Wi‑Fi向多通道超声系统控制电路发送检测指令，多通道超声系统控制电路控制多路同时激励压电换能器，并接收来自压电换能器的回波信号，然后将回波信号通过无线方式传回计算机，电机驱动板驱动空心杯电机带动爬管机器运动，并接收电机编码器传回运动参数，通过系统控制电路发回至计算机。本发明解决了制氢炉管内壁蠕变裂纹原位检测问题，实现针对炉管内壁蠕变裂纹无线、远程超声自动检测。

技术领域

本发明涉及原位检测系统，尤其涉及一种制氢炉管内壁蠕变裂纹超声原位自动检测系统，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——炉管的原位自动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，研究无需人员手动检测的内壁蠕变裂纹原位自动检测系统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。

当前对制氢设施管类检测系统的研究相对较少，尚未出现针对制氢炉管原位自动检测的系统。现有技术中，公开号：CN110455921A，名称：一种炉管超声波检测系统，该发明公开了一种检测系统，该系统包括收紧机构组件、炉管、超声波检测仪，但该发明未涉及炉管的原位自动检测系统，包括自主研发的控制电路、电机驱动系统。亦未涉及多通道超声换能器透射检测方式，该装置仍需人工改变检测位置及在检测过程中进行控制。

因此，现有技术中缺乏一种针对制氢炉管的原位自动检测系统，既无需在检测过程中调节系统参数，又能够解决传统方法线缆过多影响检测距离问题，并根据实际测试环境，便于实施远程检测。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提供一种制氢炉管内壁蠕变裂纹超声原位自动检测系统，将压电换能器按一定方式排列成检测环固定于炉管周向用于检测炉管内壁蠕变裂纹，通过无线方式实现制氢炉管蠕变裂纹的检测及爬管机器控制，避免检测员对检测系统线缆及参数的过多操作，在解决炉管原位检测问题的同时降低检测成本，从而实现该类构件原位检测。