CN103926324A - 一种超声表面波检测主汽管道蠕变损伤的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超声表面波检测主汽管道蠕变损伤的方法，其包括如下步骤：制作一组蠕变损伤试块、使用超声检测装置测试一组蠕变损伤试块的表面波衰减系数K、绘制蠕变衰减系数曲线、检测主汽管道蠕变损伤，通过将主汽管道的衰减系数与曲线对比，判断主汽管道的蠕变损伤级别。本发明具有测试范围宽、检测效率高、节约资源、成本低、处理方法简单便捷的优点，采用本发明可实现对蠕变损伤的无损检测，避免对主汽管道造成伤害。
Description
技术领域
本发明属于电力行业无损检测领域，具体涉及一种超声表面波检测主汽管道蠕变损伤的方法。
背景技术
电站锅炉中的主汽管道在发电机组运行过程中长期在高温、高压等恶劣环境下工作，主汽管道不可避免的受到高温蠕变的损伤，引起材料性能的退化，从而导致材料性能失效，引发安全事故。对这些在役主汽管道进行健康监测及检验，以获得主汽管道的剩余寿命是十分必要和迫切的。
目前，通常采用的检测手段主要有现场金相及硬度检验法，这种方法只能检验主汽管道表面的状态，检验范围较小，并且采用金相及硬度检验时，只能获得其蠕变老化粗劣估算，误差范围较大。如果直接取样进行蠕变断裂试验，取样后还需要在取样部位进行焊接修补，这种修补方法，会对主汽管道整体性能产生不利影响。近年来发展起来的小冲杆蠕变试验，是一种微试样取样及测试技术，但试验时需要一段时间，不利于快速检测分析。
主汽管道在高温、高压运行时的蠕变损伤是与温度、应力和时间有关的现象，是材料的微观结构的累积的损伤变化过程。在蠕变损伤过程中材料中固溶合金元素会不断析出，碳化物的组分、形态、分布和浓度会发生变化，在晶界处碳化物会不断积聚，甚至形成孔洞。主汽管道材料这种组织的变化会引起应力波的散射，从而影响超声波在材料中的衰减系数。
目前国内外尚未见利用超声表面波检测主汽管道蠕变损伤的相关报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种效率高、成本低、检测范围大、对主汽管道不产生损伤的利用超声表面波测量主汽管道蠕变损伤的方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种超声表面波检测主汽管道蠕变损伤的方法，其包括如下步骤：
（1）制作一组蠕变损伤试块：所述蠕变损伤试块的材料为P91、P22、12Cr1MoV中的一种，所述蠕变损伤试块的尺寸为15mm*100mm*3mm；所述蠕变损伤试块是通过蠕变加速试验获得的，试验环境为150Mpa及540℃，具体方法如下：取一块未处理的原始试块，进行蠕变加速试验，记录其断裂时间为h；另取五块相同的未处理的原始试块，在相同试验环境下进行蠕变加速试验，试验时间分别为 、、、、，将该5块蠕变加速试验获得的试块称为一组蠕变损伤试块，分别称为1~5号蠕变损伤试块，对应1~5级蠕变损伤级别；
（2）使用超声检测装置测试一组蠕变损伤试块的表面波衰减系数K：所述超声检测装置包括超声表面波传感器，所述超声表面波传感器包括发射探头和接收探头，所述发射探头设置一个，所述接收探头设置两个，所述发射探头和接收探头固定设置在固定柔性带上；发射探头通过探头线连接信号发生器，接收探头通过探头线连接示波器；所述信号发生器的发射频率为1—10MHz；将发射探头在1号蠕变损伤试块一端发射信号，将两个接收探头布置在所述蠕变损伤试块另一端接收信号，并通过连接线将接收信号传递到示波器，由面板显示出来，所述两个接收探头相距L1；将一个接收探头接收到的波高调整至示波器满屏刻度的80%，记录此时波高读数B1；记录另一个接收探头接收的超声表面波，示波器读数为B2；由公式计算两个接收探头由于试块蠕变所引起的衰减系数K，K=（B1-B2）/L1；重复上述方法依次检测2、3、4、5号蠕变损伤试块的衰减系数K；
（3）绘制蠕变衰减系数曲线：应用所述一组蠕变损伤试块分别获得的衰减系数K绘制蠕变衰减系数曲线，曲线纵坐标为衰减系数K，横坐标为1~5级蠕变损伤级别；
（4）检测主汽管道蠕变损伤：将发射探头布置在主汽管道，信号发生器通过探头线将超声表面波信号传递给发射探头，发射探头发出频率为1-10MHz的超声表面波；将两个接收探头布置在主汽管道，接收在主汽管道表面传播的超声表面波，并通过连接线将接收信号传递到示波器，由面板显示出来；将一个接收探头接收到的波高调整至满屏刻度的80%，记录此时示波器读数B1；记录另一个接收探头的示波器读数为B2，所述两个接收探头的周向距离为L2；由公式计算两个接收探头由于试块蠕变所引起的衰减系数K，K=（B1-B2）/L2；将K与步骤（3）所得曲线对比，得出主汽管道蠕变损伤级别。
进一步的改进，所述蠕变加速试验通过蠕变试验机实现。
进一步的改进，所述蠕变试验机选用广州澳珂测试仪器有限公司生产的RDW-200型号。
进一步的改进，所述蠕变加速试验参照HB5195-96试验方法。
进一步的改进，所述超声监测装置选用卓越仪器仪表有限公司生产的CTS-8006型号。
本发明所述方法的积极效果在于：本发明作出的衰减系数拟合曲线对应不同的损伤级别，并可通过调节对试块的蠕变加速时间实现调节损伤级别的范围，具有测试范围宽的优点；采用超声表面波的方法可实现对蠕变损伤的无损检测，避免对主汽管道造成伤害，不影响主汽管道的正常使用；本发明得到的波长参数直观明了，处理方法简单便捷，具有检测效率高的特点；使用的试块与管道相同的材料相同，可充分利用管道余料，节约资源，成本低。
附图说明
图1为本发明蠕变损伤试块检测时工作状态示意图；
图2为本发明主汽管道检测时工作状态示意图；
附图中，1发射探头，2接收探头，3固定柔性带，4探头线，5信号发生器，6示波器，7主汽管道，8蠕变损伤试块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
如图1-2所示，本发明所述的一种超声表面波检测主汽管道蠕变损伤的方法，其包括如下步骤：
（1）制作一组蠕变损伤试块：所述蠕变损伤试块的材料为P91、P22、12Cr1MoV中的一种，所述蠕变损伤试块的尺寸为15mm*100mm*3mm；所述蠕变损伤试块是通过蠕变加速试验获得的，试验环境为150Mpa及540℃，具体方法如下：取一块未处理的原始试块，进行蠕变加速试验，记录其断裂时间为h；另取五块相同的未处理的原始试块，在相同试验环境下进行蠕变加速试验，试验时间分别为、、、、，将该5块蠕变加速试验获得的试块称为一组蠕变损伤试块，分别称为1~5号蠕变损伤试块，对应1~5级蠕变损伤级别；
（2）使用超声检测装置测试一组蠕变损伤试块的表面波衰减系数K：所述超声检测装置包括超声表面波传感器，所述超声表面波传感器包括发射探头和接收探头，所述发射探头设置一个，所述接收探头设置两个，所述发射探头和接收探头固定设置在固定柔性带上；发射探头通过探头线连接信号发生器，接收探头通过探头线连接示波器；所述信号发生器的发射频率为1—10MHz；将发射探头在1号蠕变损伤试块一端发射信号，将两个接收探头布置在所述蠕变损伤试块另一端接收信号，并通过连接线将接收信号传递到示波器，由面板显示出来，所述两个接收探头相距L1；将一个接收探头接收到的波高调整至示波器满屏刻度的80%，记录此时波高读数B1；记录另一个接收探头接收的超声表面波，示波器读数为B2；由公式计算两个接收探头由于试块蠕变所引起的衰减系数K，K=（B1-B2）/L1；重复上述方法依次检测2、3、4、5号蠕变损伤试块的衰减系数K；
（3）绘制蠕变衰减系数曲线：应用所述一组蠕变损伤试块分别获得的衰减系数K绘制蠕变衰减系数曲线，曲线纵坐标为衰减系数K，横坐标为1~5级蠕变损伤级别；
（4）检测主汽管道蠕变损伤：将发射探头布置在主汽管道，信号发生器通过探头线将超声表面波信号传递给发射探头，发射探头发出频率为1-10MHz的超声表面波；将两个接收探头布置在主汽管道，接收在主汽管道表面传播的超声表面波，并通过连接线将接收信号传递到示波器，由面板显示出来；将一个接收探头接收到的波高调整至满屏刻度的80%，记录此时示波器读数B1；记录另一个接收探头的示波器读数为B2，所述两个接收探头的周向距离为L2；由公式计算两个接收探头由于试块蠕变所引起的衰减系数K，K=（B1-B2）/L2；将K与步骤（3）所得曲线对比，得出主汽管道蠕变损伤级别。
所述蠕变加速试验通过蠕变试验机实现。
所述蠕变试验机选用广州澳珂测试仪器有限公司生产的RDW-200型号。
所述蠕变加速试验参照HB5195-96《金属拉伸蠕变及持久试验方法》。
所述超声监测装置选用卓越仪器仪表有限公司生产的CTS-8006型号。
Claims (5)
1.一种超声表面波检测主汽管道蠕变损伤的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
（1）制作一组蠕变损伤试块：所述蠕变损伤试块的材料为P91、P22、12Cr1MoV中的一种，所述蠕变损伤试块的尺寸为15mm*100mm*3mm；所述蠕变损伤试块是通过蠕变加速试验获得的，试验环境为150Mpa及540℃，具体方法如下：取一块未处理的原始试块，进行蠕变加速试验，记录其断裂时间为h；另取五块相同的未处理的原始试块，在相同试验环境下进行蠕变加速试验，试验时间分别为 、、、、，将该5块蠕变加速试验获得的试块称为一组蠕变损伤试块，分别称为1~5号蠕变损伤试块，对应1~5级蠕变损伤级别；
（2）使用超声检测装置测试一组蠕变损伤试块的表面波衰减系数K：所述超声检测装置包括超声表面波传感器，所述超声表面波传感器包括发射探头和接收探头，所述发射探头设置一个，所述接收探头设置两个，所述发射探头和接收探头固定设置在固定柔性带上；发射探头通过探头线连接信号发生器，接收探头通过探头线连接示波器；所述信号发生器的发射频率为1—10MHz；将发射探头在1号蠕变损伤试块一端发射信号，将两个接收探头布置在所述蠕变损伤试块另一端接收信号，并通过连接线将接收信号传递到示波器，由面板显示出来，所述两个接收探头相距L1；将一个接收探头接收到的波高调整至示波器满屏刻度的80%，记录此时波高读数B1；记录另一个接收探头接收的超声表面波，示波器读数为B2；由公式计算两个接收探头由于试块蠕变所引起的衰减系数K，K=（B1-B2）/L1；重复上述方法依次检测2、3、4、5号蠕变损伤试块的衰减系数K；
（3）绘制蠕变衰减系数曲线：应用所述一组蠕变损伤试块分别获得的衰减系数K绘制蠕变衰减系数曲线，曲线纵坐标为衰减系数K，横坐标为1~5级蠕变损伤级别；
（4）检测主汽管道蠕变损伤：将发射探头布置在主汽管道，信号发生器通过探头线将超声表面波信号传递给发射探头，发射探头发出频率为1-10MHz的超声表面波；将两个接收探头布置在主汽管道，接收在主汽管道表面传播的超声表面波，并通过连接线将接收信号传递到示波器，由面板显示出来；将一个接收探头接收到的波高调整至满屏刻度的80%，记录此时示波器读数B1；记录另一个接收探头的示波器读数为B2，所述两个接收探头的周向距离为L2；由公式计算两个接收探头由于试块蠕变所引起的衰减系数K，K=（B1-B2）/L2；将K与步骤（3）所得曲线对比，得出主汽管道蠕变损伤级别。
2.根据权利要求1所述的一种超声表面波检测主汽管道蠕变损伤的方法，其特征在于，所述蠕变加速试验通过蠕变试验机实现。
3.根据权利要求2所述的一种超声表面波检测主汽管道蠕变损伤的方法，其特征在于，所述蠕变试验机选用广州澳珂测试仪器有限公司生产的RDW-200型号。
4.根据权利要求2所述的一种超声表面波检测主汽管道蠕变损伤的方法，其特征在于，所述蠕变加速试验参照HB5195-96试验方法。
5.根据权利要求1-4所述的一种超声表面波检测主汽管道蠕变损伤的方法，其特征在于，所述超声监测装置选用卓越仪器仪表有限公司生产的CTS-8006型号。
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