CN103033597A - 一种高炉管道在线检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高炉管道在线检测方法，首先，在高炉正常运行的状态下，采用红外热像仪对高炉进行在线检测，根据高炉管道表面的温度差别，确定高炉管道存在缺陷及损伤的部位；对于高炉管道存在缺陷及损伤的部位，采用射线检测仪进行缺陷的无损判定，确定缺陷的性质，采用金相分析法对存在缺陷管道的显微组织进行评估，并采用超声测厚仪对存在缺陷及损伤的管道管壁厚度进行测量；根据上述各检测结果，对高炉管道的在线性能进行分析。本发明的一种高炉管道在线检测方法能够在高炉不停炉的状态下进行在线检测，减少了人力、物力的投入，使检测的投入成本处于较低的水平。

Description

一种高炉管道在线检测方法

技术领域

本发明涉及高炉管道的检测技术，更具体地说，是涉及一种高炉管道在线检测方法。

背景技术

高炉管道作为高炉系统的主要设备，发生事故频率较高，事故类型多，在实际生产中需要定期进行检测、评估，以对损坏的管道进行维修、替换，达到排除隐患、减小损失的目的。在高炉炼铁系统中，存在诸多不利于现场检测的因素，如：一是长期连续生产，高炉从开炉到大修停炉一直不停地连续运转，仅在设备大型检修或发生事故时才暂停生产，因此，在高炉运行过程中，管道一直处于高温高压等恶劣的环境中。二是高炉规模越来越大型化、自动化程度越来越高，规模的增大对管道的输送压力相应的增大，因此要保证高炉的正常运行，对其管道的检测要全面、周期短、准确度高。三是高炉的垂直跨度较大，因此，在检测作业过程中，增加了攀爬的难度，长时间的高空作业对检测人员的要求和作业安全性要求大大提高。

目前对高炉管道的检测必须在停炉状态下才能进行，在停炉后，经过一段时间冷却，待管道表面温度达到常温后，分别进行管道壁测厚(分段检测)、无损探伤(超声检测、射线检测)、金相覆膜等相关的检测项目，以评价管道的使用情况。

目前的高炉管道检测方法的缺点：(1)必须在高炉停炉的状态下进行检测，这使得检测相对被动，在高炉运行过程中不能及时控制高炉管道的状态；(2)目前的检测采用的是全段管道无损探伤和随机抽样性(测厚、金相均为分段进行，随机抽样)，这样不仅增大了人力、物力的投入，使检测的投入成本处于较高的水平，同时检测过程缺少针对性，对无损探伤无法确定及辨别的缺陷可能会漏检，对管道的安全埋下隐患。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种高炉管道在线检测方法。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种高炉管道在线检测方法，该高炉管道在线检测方法具体步骤为：

A.在高炉正常运行的状态下，采用红外热像仪对高炉进行在线检测，根据高炉管道表面的温度差别，确定高炉管道存在缺陷及损伤的部位；

B.对于步骤A中高炉管道存在缺陷及损伤的部位，采用射线检测仪进行缺陷的无损判定，确定缺陷的性质；

C.对于步骤A中高炉管道存在缺陷及损伤的部位，采用金相分析法对管道的显微组织进行评估；

D.对于步骤A中高炉管道存在缺陷及损伤的部位，采用超声测厚仪对管道管壁厚度进行测量；

E.根据步骤B至步骤D的检测结果，对高炉管道的在线性能进行分析。

所述步骤A的具体步骤为：

A1.根据高炉管道走向、位置将其分为若干个测试段，测试位置与待测测试段处于相同水平面，测试位置对于待测测试段在垂直方向以及水平方向的测试范围各为±10°至±30°，待测测试段与测试位置之间的距离为测试段长度的4至10倍；

A2.将测温仪设于测试位置上，测量待测测试段的高炉管道表面温度；

A3.根据高炉管道的表面温度，选择红外热像仪温度测量档位、温度分辨率档位；

A4.将红外热像仪设于测试位置上，对待测测试段的高炉管道进行数据采集；

A5.根据不同温度分辨率下的待测测试段的管道热图像，确认高炉管道存在缺陷处。

所述步骤B的具体步骤为：

B1.将隔热层设于高炉管道的外侧；

B2.射线检测仪以及胶片设于隔热层的相对外侧，其中胶片紧贴在存在缺陷及损伤部位上；

射线检测仪与高炉管道内需探测的部位满足以下的条件：

f≥10d·b^2/3；

其中，f为射线检测仪的射线源与待测高炉管道近射线源侧表面之间的距离；d为射线源有效焦点尺寸；b为待测高炉管道中射线源侧表面与胶片之间的距离。

所述步骤C的具体步骤为：

C1.粗磨，用便携式磨抛机去除高炉管道表面的氧化层和锈蚀层，露出金属光泽；

C2.细磨，分别用180目、360目、600目、800目、1000目砂纸对粗磨部位进行细磨，每一道工序以覆盖上一道工序磨痕为准；

C3.抛光，用绒布对高炉管道表面进行抛光，使用2.5μm粒度的金刚石抛光液，使得其表面达到镜面效果；

C4.浸蚀，用棉球蘸取腐蚀剂在抛光表面轻轻擦拭，观察表面颜色有变化时用酒精冲洗，并吹干；

C5.显微镜观察，通过便携式显微镜，现场观察并拍摄照片。

与现有技术相比，采用本发明的一种高炉管道在线检测方法能够在高炉不停炉的状态下进行在线检测，减少了人力、物力的投入，使检测的投入成本处于较低的水平。

附图说明

图1为本发明的实施例的高炉管道及分段检测示意图；

图2为图1中的SG-1段的热红外照片；

图3为图1中的SG-2段的热红外照片；

图4为本发明的实施例的射线检测原理示意图；

图5为本发明的实施例的缺陷A点位置放大100倍的显微组织图；

图6为本发明的实施例的缺陷A点位置放大500倍的显微组织图；

图7为本发明的实施例的缺陷B点位置放大100倍的显微组织图；

图8为本发明的实施例的缺陷B点位置放大500倍的显微组织图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

本发明的一种高炉管道在线检测方法，该高炉管道在线检测方法具体步骤为：

11.在高炉正常运行的状态下，采用红外热像仪对高炉进行在线检测，根据高炉管道表面的温度差别，确定高炉管道存在缺陷及损伤的部位；

12.对于步骤A中高炉管道存在缺陷及损伤的部位，采用射线检测仪进行缺陷的无损判定，确定缺陷的性质；

13.对于步骤A中高炉管道存在缺陷及损伤的部位，采用金相分析法对管道的显微组织进行评估；

14.对于步骤A中高炉管道存在缺陷及损伤的部位，采用超声测厚仪对管道管壁厚度进行测量；

15.根据步骤B至步骤D的检测结果，对高炉管道的在线性能进行分析。

所述步骤11的具体步骤为：

111.根据高炉管道走向、位置将其分为若干个测试段，测试位置与待测测试段处于相同水平面，测试位置对于待测测试段在垂直方向以及水平方向的测试范围各为±10°至±30°，待测测试段与测试位置之间的距离为测试段长度的4至10倍；

112.将测温仪设于测试位置上，测量待测测试段的高炉管道表面温度；

113.根据高炉管道的表面温度，选择红外热像仪温度测量档位、温度分辨率档位；

114.将红外热像仪设于测试位置上，并进行仪器调试，调试完毕后，开机测试，排除现场温差、震动、环境等因素的影响，在10~20分钟后对待测测试段的高炉管道进行数据采集；

115.对采集的数据导入分析软件，分别在不同温度分辨率下，辨别管道热图像，以确认管道存在缺陷处。

所述步骤13的具体步骤为：

131.粗磨，用便携式磨抛机去除高炉管道表面的氧化层和锈蚀层，露出金属光泽；

132.细磨，分别用180目、360目、600目、800目、1000目砂纸依次对粗磨部位进行细磨，每一道工序以覆盖上一道工序磨痕为准；

133.抛光，用绒布对高炉管道表面进行抛光，使用2.5μm粒度的金刚石抛光液，使得其表面达到镜面效果；

134.浸蚀，用棉球蘸取腐蚀剂在抛光表面轻轻擦拭，观察表面颜色有变化时用酒精冲洗，并吹干；

135.显微镜观察，通过便携式显微镜，现场观察并拍摄照片。

实施例

某钢厂高炉上升下降管高度约为70m(从44.8m标高计)，钢材材料采用碳钢，上升管的截面尺寸为下降管截面尺寸为

通过NEC-TH9260红外热像仪对上升管与下降管进行检测，分析其管壁、内材现状，此红外热成像检测为非破损手段。

(1)根据管道位置将其分为不同的测试段，见图1，分别分为SG-1~SG-9段，在高炉的塔架上选择测试位置，测试范围在垂直、水平方向±20°，测试距离约为测试目标长度的6倍；

(2)采用测温仪测量管道表面温度，约80℃，故选择温度测量范围为0-500℃，温度分辨率为0.06℃(30℃，30HZ)；

(3)仪器调试完毕后，开机测试，在15分钟后，仪器数据趋于稳定后进行数据采集；

(4)对采集的数据导入分析软件，通过不同分辨率下，如0.06℃，0.08℃，0.12℃等，对比明场图像进行分析，SG-1，SG-2段红外热像仪图片，详见图2、图3所示，热红外照片中呈现白色的代表温度比正常区域偏高很多，由此我们判定管道的白色区域存在缺陷。

经过红外线检测后，对存在缺陷的管道取A点、B点分别进行射线检测、金相分析、管壁厚度测量。

因为管道表面温度较高，约80℃，通过在管道和底片之间添加隔热材料进行现场射线检测，检测射线源种类为Se⁷⁵，射线检测仪型号为DL-VC型，曝光时间为2分21秒。检测结果表明，管道A点位置(焊缝处)存在未焊透缺陷，缺陷长度约为70mm，缺陷高度约为0.35mm，经JB/T4730.2-2005，AB级标准评定缺陷级别为Ⅳ级，射线检测详见图4所示，其中1为高温管道、2为胶片、3为隔热层，射线源与胶片之间的距离确定，按JB/T4730.2-2005AB级射线检测技术，满足以下的条件：

f≥10d·b^2/3

其中，f为射线源与待测高炉管道近射线源侧表面之间的距离；d为射线源有效焦点尺寸；b为待测高炉管道中射线源侧表面与胶片之间的距离。

对SG-1段的缺陷A点、SG-2段的缺陷B点进行显微组织分析，制样过程如下：

(1)粗磨，用便携式磨抛机除去管道表面氧化层和锈蚀层，露出金属光泽；

(2)细磨，分别用180#、360#、600#、800#、1000#砂纸依次对粗磨部位进行细磨，每一道工序以覆盖上一道工序磨痕为准；

(3)抛光，用绒布对管道表面进行抛光，使用2.5μm粒度的金刚石抛光液，要求表面达到镜面效果；

(4)浸蚀，用棉球蘸取4％硝酸酒精溶液在抛光表面轻轻擦拭，因表面温度较高，要快速擦拭，观察表面颜色有变化时用酒精冲洗，并吹干；

(5)显微镜观察，利用BXJ-300便携式显微镜，现场观察并拍摄照片。

缺陷A点、缺陷B点的显微组织见图5、图6、图7、图8，从图中可见，缺陷A点位置焊缝的显微组织为：断网状、块状、针状铁素体+珠光体，为正常焊缝组织，未见异常；缺陷B点位置母材显微组织为铁素体+珠光体，局部区域聚集的珠光体已开始分散，珠光体呈灰色块状分布，看不见层片状结构，表明缺陷B点位置已经存在轻度球化现象。

采用超声测厚仪对管道管壁厚度进行测量，仪器型号为26XTDL，根据GB11344-89标准，检测结果表明：管道B部位的测量平均厚度为17.7mm，较原始设计厚度18mm，减薄了0.3mm。

综上，管道SG-1段缺陷A点位置焊缝处存在根部未焊透缺陷，管道SG-2段缺陷B点位置管道表面材料已存在轻度球化现象，且管壁厚度为17.7mm，减薄了0.3mm。因此在高炉大修时，管道的A位置需要修补，且对管壁减薄，材料轻度球化现象加以控制，防止趋势化加重。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (4)

1.一种高炉管道在线检测方法，其特征在于：

该高炉管道在线检测方法的具体步骤为：

A.在高炉正常运行的状态下，采用红外热像仪对高炉进行在线检测，根据高炉管道表面的温度差别，确定高炉管道存在缺陷及损伤的部位；

B.对于步骤A中高炉管道存在缺陷及损伤的部位，采用射线检测仪进行缺陷的无损判定，确定缺陷的性质；

C.对于步骤A中高炉管道存在缺陷及损伤的部位，采用金相分析法对管道的显微组织进行评估；

D.对于步骤A中高炉管道存在缺陷及损伤的部位，采用超声测厚仪对管道管壁厚度进行测量；

E.根据步骤B至步骤D的检测结果，对高炉管道的在线性能进行分析。

2.根据权利要求1所述的高炉管道在线检测方法，其特征在于：

所述步骤A的具体步骤为：

A1.根据高炉管道走向、位置将其分为若干个测试段，测试位置与待测测试段处于相同水平面，测试位置对于待测测试段在垂直方向以及水平方向的测试范围各为±10°至±30°，待测测试段与测试位置之间的距离为测试段长度的4至10倍；

A2.将测温仪设于测试位置上，测量待测测试段的高炉管道表面温度；

A3.根据高炉管道的表面温度，选择红外热像仪温度测量档位、温度分辨率档位；

A4.将红外热像仪设于测试位置上，对待测测试段的高炉管道进行数据采集；

A5.根据不同温度分辨率下的待测测试段的管道热图像，确认高炉管道存在缺陷处。

3.根据权利要求1所述的高炉管道在线检测方法，其特征在于：

所述步骤B的具体步骤为：

B1.将隔热层设于高炉管道的外侧；

B2.射线检测仪以及胶片设于隔热层的相对外侧，其中胶片紧贴在存在缺陷及损伤部位上；

射线检测仪与高炉管道内需探测的部位满足以下的条件：

f≥10d·b^2/3；

其中，f为射线检测仪的射线源与待测高炉管道近射线源侧表面之间的距离；d为射线源有效焦点尺寸；b为待测高炉管道中射线源侧表面与胶片之间的距离。

4.根据权利要求1所述的高炉管道在线检测方法，其特征在于：

所述步骤C的具体步骤为：

C1.粗磨，用便携式磨抛机去除高炉管道表面的氧化层和锈蚀层，露出金属光泽；

C2.细磨，分别用180目、360目、600目、800目、1000目砂纸对粗磨部位进行细磨，每一道工序以覆盖上一道工序磨痕为准；

C3.抛光，用绒布对高炉管道表面进行抛光，使用2.5μm粒度的金刚石抛光液，使得其表面达到镜面效果；

C4.浸蚀，用棉球蘸取腐蚀剂在抛光表面轻轻擦拭，观察表面颜色有变化时用酒精冲洗，并吹干；

C5.显微镜观察，通过便携式显微镜，现场观察并拍摄照片。

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