CN102538656B - 一种奥氏体不锈钢内壁氧化皮厚度测量方法 - Google Patents
一种奥氏体不锈钢内壁氧化皮厚度测量方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种奥氏体不锈钢内壁氧化皮厚度测量方法，其特征在于该方法包括三个步骤：第一步，测量待测管内壁氧化皮厚度磁性当量；第二步，取标样管解剖分析确定标定系数R；第三步，由标定系数R和待测管内壁氧化皮厚度磁性当量计算得出待测管内壁氧化皮厚度。这种方法能迅速、方便、准确的对奥氏体不锈钢管内壁氧化皮厚度进行测量，有效监测氧化皮生长速率，根据管子内壁生成氧化皮的厚度，提供早期预警，避免氧化皮大规模脫落堵塞引起的爆管事故。
Description
技术领域
本发明属于无损检测诊断技术领域，具体涉及一种奥氏体不锈钢内壁氧化皮厚度测量方法。
背景技术
火力发电站机组在长期高温环境中运行，锅炉受热面过热器和再热器管内壁由于水蒸汽等作用产生氧化腐蚀，生成氧化皮。氧化皮的形成降低了过热器和再热器管子的导热性，影响管子传热效率，同时降低管子的有效壁厚。在管子蒸汽出口温度不变的情况下，氧化皮的存在会引起管子长期过热，导致氧化加剧、金属蠕变速率升高、组织老化和性能劣化等一系列不利后果，促使过热器管、再热器管提前失效。另一方面，由于奥氏体不锈钢氧化皮的线膨胀系数与基体差别较大，在停炉与启炉过程中，温度的变化所诱发的热应力可能导致氧化皮局部剥落，剥落的氧化皮在重力作用下堆积在管子下弯头部位，造成堵塞，降低锅炉管中的蒸汽流量，堵塞严重时，还可能导致锅炉管爆裂。
为防治奥氏体不锈钢管因氧化皮剥落堆积阻塞而导致的爆管事故，国内外目前常用的无损检测方法有以下几种：
1、超声检测诊断技术
超声波在厚度检测方面非常有效，但超声波测量奥氏体不锈钢锅炉管内壁的厚度分辨力只能达到0.1mm，而现场奥氏体不锈钢锅炉管内壁氧化皮厚度值主要集中在数十微米量级左右，且部分奥氏体不锈钢的晶粒粗大、超声波衰减严重，所以目前超声波检测不适用于奥氏体不锈钢锅炉管内壁氧化皮厚度测量。
2、微波诊断技术
微波频率比超声波高，分辨力高，但微波在金属表面会发生全反射，适合于非金属材料渗透测厚，金属测厚是通过混合三通把相同两种微波在被检金属正反两个方向同时反射，最后检测到的相位不同来确定试件厚度，不适用于从管子外壁检测奥氏体不锈钢内壁氧化皮厚度。
3、涡流检测技术
涡流检测技术应用广泛，但用外套式或点式探头去测量内壁氧化皮厚度，灵敏度无法保证，各种干扰信号难于分析，所以涡流检测不适用于奥氏体不锈钢锅炉管内壁氧化皮厚度测量。
4、X射线、工业CT检测技术
射线技术近年来有很大发展，已研制出用拍片方式检测钢管内壁氧化皮厚度，但当氧化皮较薄时，难于精确测量。除此之外，仪器价格昂贵，工作效率低，射线辐射对人体有损害，使得射线检测受到一定限制。
5、电磁检测技术
奥氏体不锈钢内壁氧化皮的主要成分是Fe3O4，Fe3O4是铁磁性材料，可以通过电磁检测方法检测到。采用电磁检测技术生产的仪器设备进行奥氏体不锈钢剥落氧化物(其主要成分是Fe3O4)堆积量的测量。但是由于附着在奥氏体不锈钢管内壁氧化皮非常薄，数量级范围是堆积量的万分之一，甚至十万分之几，信号被电磁干扰所淹没。目前尚无有关奥氏体不锈钢内壁氧化皮测厚的资料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能迅速、方便、准确的对奥氏体不锈钢管内壁氧化皮厚度进行测量的方法，这种方法能有效地监测氧化皮生长速率，根据管子内壁生成氧化皮的厚度，提供早期预警，避免氧化皮大规模脫落堵塞引起的爆管事故。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
1、测量待测管内壁氧化皮厚度磁性当量：
1)用电缆连接检测仪表与霍尔传感器；
2)确定待测管子的部位，并做好标记；
3)打磨管子外表面，去除外壁氧化皮；
4)霍尔传感器距被测点2～20cm时，仪表调零；
5)霍尔传感器与被测点接触，仪表显示该管子内壁氧化皮厚度磁性当量；
2、取标样管解剖分析确定标定系数R：
1)用电缆连接检测仪表与霍尔传感器；
2)打磨标样管外表面，去除外壁氧化皮；
3)在标样管上沿同一圆周标记n个点(n≥2)；霍尔传感器距被测点2～20cm时，仪表调零；霍尔传感器与各标记点接触，记录该点内壁氧化皮厚度磁性当量Ei，其中i＝1，2……n；
4)将标样管沿标记的圆周切割制成金相环样，在金相显微镜下观察氧化皮形貌并测量各标记点的内壁氧化皮厚度，记录为δi，其中i＝1，2……n；
5)将Ei和δi按公式δ＝R(E-b)进行拟合，求得标定系数R。
其中：E-检测仪表输出量
δ-氧化皮厚度(μm)
b-奥氏体不锈钢自身磁性信号值，对于相同材料的同一受热面管屏，该值为常数。
3、将1得到的待测管内壁氧化皮厚度磁性当量和2得到的标定系数R代入式δ＝R(E-b)，得到待测管的内壁氧化皮厚度。
发明人在跟踪超临界、超超临界机组的研究中，在解决目前困扰电站亚临界和超临界机组的奥氏体不锈钢管氧化物堆积爆管问题的基础上，提出一种能够根据管子内壁生成氧化皮的厚度，提供早期预警，避免氧化皮大规模脫落堵塞引起爆管事故的奥氏体不锈钢内壁氧化皮厚度测量方法。本发明能迅速、方便、准确的对奥氏体不锈钢管内壁氧化皮厚度进行测量。有效监测氧化皮生长速率。
具体实施方式
本发明的具体应用过程如下：
第一步，测量待测管内壁氧化皮厚度磁性当量；
1)用电缆连接检测仪表与霍尔传感器；
2)确定待测管子的部位，并做好标记；
3)打磨管子外表面，去除外壁氧化皮；
4)霍尔传感器距被测点2～20cm时，仪表调零；
5)霍尔传感器与被测点接触，仪表显示该管子内壁氧化皮厚度磁性当量；
第二步，取标样管解剖分析确定标定系数R；
1)用电缆连接检测仪表与霍尔传感器；
2)打磨标样管外表面，去除外壁氧化皮；
3)在标样管上沿同一圆周标记n个点(n≥2)；霍尔传感器距被测点2～20cm时，仪表调零；霍尔传感器与各标记点接触，记录该点内壁氧化皮厚度磁性当量Ei，其中i＝1，2……n；
4)将标样管沿标记的圆周切割制成金相环样，在金相显微镜下观察氧化皮形貌并测量各标记点的内壁氧化皮厚度，记录为δi，其中i＝1，2……n；
5)将Ei和δi按公式δ＝R(E-b)进行拟合，求得标定系数R。
其中：E-检测仪表输出量
δ-氧化皮厚度(μm)
b-奥氏体不锈钢自身磁性信号值，对于相同材料的同一受热面管屏，该值为常数。
第三步，由标定系数R和待测管内壁氧化皮厚度磁性当量计算得出待测管内壁氧化皮厚度；将第一步得到的待测管内壁氧化皮磁性当量值和第二步得到的标定系数R代入式δ＝R(E-b)，得到待测管的内壁氧化皮厚度。
该方法适用于所有管材本身为抗磁性或顺磁性，而内壁氧化皮为铁磁性的管材内壁氧化皮厚度无损测量。
Claims (2)
1.一种奥氏体不锈钢内壁氧化皮厚度测量方法，其特征在于该方法包括三个步骤：
第一步，测量待测管内壁氧化皮厚度磁性当量；
1）用电缆连接检测仪表与霍尔传感器；
2）确定待测管子的部位，并做好标记；
3）打磨管子外表面，去除外壁氧化皮；
4）霍尔传感器距被测点2～20cm时，仪表调零；
5）霍尔传感器与被测点接触，仪表显示该管子内壁氧化皮厚度磁性当量；
第二步，取标样管解剖分析确定标定系数R；
1）用电缆连接检测仪表与霍尔传感器；
2）打磨标样管外表面，去除外壁氧化皮；
3）在标样管上沿同一圆周标记n个点，其中n≥2；霍尔传感器距被测点2～20cm时，仪表调零；霍尔传感器与各标记点接触，记录该点内壁氧化皮厚度磁性当量Ei，其中i=1,2……n；
4）将标样管沿标记的圆周切割制成金相环样，在金相显微镜下观察氧化皮形貌并测量各标记点的内壁氧化皮厚度，记录为δi，其中i=1,2……n；
5）将Ei和δi按公式δ=R（E－b）进行拟合，求得标定系数R；
其中：E—检测仪表输出量
δ—氧化皮厚度，其单位为μm
b—奥氏体不锈钢自身磁性信号值，对于相同材料的同一受热面管屏，该值为常数；
第三步，由标定系数R和待测管内壁氧化皮厚度磁性当量计算得出待测管内壁氧化皮厚度。
2.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢内壁氧化皮厚度测量方法，其特征在于：所述的第三步由标定系数R和待测管内壁氧化皮厚度磁性当量计算得出待测管内壁氧化皮厚度为：将第一步得到的待测管内壁氧化皮厚度磁性当量和第二步得到的标定系数R代入式δ=R（E－b），得到待测管的内壁氧化皮厚度。
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