CN108614036B - 一种锅炉管道内氧化皮的分级检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种锅炉管道内氧化皮的分级检测方法和系统，具体为利用超声波检测设备对内部充有水的待检锅炉管道进行检测，得到待检锅炉管道的回波波幅值；根据回波波幅值从预设的波幅‑氧化皮体积比参考曲线进行查找，得到与回波波幅值对应的氧化皮体积比；根据氧化皮体积比输出用于对待检锅炉管道进行处置的处理建议信息。这样，通过上面的检测，不仅能够得到锅炉管道内氧化皮的堆积程度，而且能够得到与相应堆积程度的处理建议信息，从而能够根据堆积程度或者处理建议信息采取相应措施，进而能够避免锅炉管道发生爆管危险。

Description

一种锅炉管道内氧化皮的分级检测方法和系统

技术领域

本申请涉及锅炉技术领域，更具体地说，涉及一种锅炉管道内氧化皮的分级检测方法和系统。

背景技术

随着发电设备单机容量不断增大和锅炉运行参数的不断提高，电站锅炉蒸汽侧的管道内极易氧化产生氧化皮，并进而氧化皮产生脱落现象。如果锅炉的过热器、再热器等受热面的氧化脱落，则会致使管路堵塞，从而导致锅炉爆管，爆管会损伤汽轮机叶片，甚至会严重威胁大型火电机组安全运行。因此，采用适当的方法对管内氧化皮的分布情况进行检测，以便能够根据检测结果及时进行处置，防止锅炉爆管的重要手段。

目前来说，业界并没有对受热面管道内的氧化皮堆积程度进行检测的有效方法，从而无法评定管道内氧化皮的堆积程度，也就无法根据堆积程度及时有效进行处置，从而无法有效杜绝因氧化皮脱落导致的爆管危险。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种锅炉管道内氧化皮的分级检测方法和系统，用于对锅炉管道内的氧化皮的堆积程度进行检测，以便用户能够根据堆积程度进行处置，避免锅炉管道发生爆管危险。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种锅炉管道内氧化皮的分级检测方法，包括步骤：

利用超声波检测设备对内部充有水的待检锅炉管道进行检测，得到所述待检锅炉管道的回波波幅值；

根据所述回波波幅值从预设的波幅-氧化皮体积比参考曲线进行查找，得到与所述回波波幅值对应的氧化皮体积比；

根据所述氧化皮体积比输出用于对所述待检锅炉管道进行处置的处理建议信息。

可选的，所述根据所述氧化皮体积比输出用于对所述待检锅炉管道进行处置的处理建议信息，包括：

当所述氧化皮体积比≤x％时，输出不需对所述待检锅炉管道进行任何处理的处理建议信息；

当x％＜所述氧化皮体积比≤y％时，如果连续长度超过第一预设长度，则输出所述待检锅炉管道需要进行割管处理处理信息，相反，则输出不需对所述待检锅炉管道进行任何处理的处理建议信息；

当y％＜所述氧化皮体积比＜z％时，如果连续长度超过第二预设长度，则输出所述待检锅炉管道需要进行割管处理的信息，相反，则输出不需对所述待检锅炉管道进行任何处理的处理建议信息；

当所述氧化皮体积比≥z％时，输出需要对所述待检锅炉管道进行割管处理的处理建议信息。

＜x＜y＜z，所述第一预设长度大于所述第二预设长度；

可选的，z大于或等于20。

可选的，所述波幅-氧化皮体积比参考曲线通过如下步骤获取：

预制多个包含不同体积百分比的氧化皮的树脂试块；

将多个所述树脂试块分别放置到与所述待检锅炉管道相同的试管中，构成多种超声试管；

利用所述超声波检测设备分别对所述多种超声试管一一进行检测，得到每种所述超声试管的氧化皮回波波幅；

根据每种所述超声试管中树脂试块的氧化皮的体积百分比，以及所述超声试管的氧化皮回波波幅绘制所述波幅-氧化皮体积比参考曲线。

可选的，所述树脂试块包括利用所述试管浇注的聚酰胺浇注体，和均匀混合在所述聚酰胺浇注体内的所述氧化皮。

一种锅炉管道内氧化皮的分级检测系统，包括：

超声检测模块，用于利用超声波检测设备对内部充有水的待检锅炉管道进行检测，得到所述待检锅炉管道的回波波幅值；

查表计算模块，用于根据所述回波波幅值从预设的波幅-氧化皮体积比参考曲线进行查找，得到与所述回波波幅值对应的氧化皮体积比；

信息输出模块，用于根据所述氧化皮体积比输出用于对所述待检锅炉管道进行处置的处理建议信息。

可选的，所述信息输出模块包括：

第一输出单元，用于当所述氧化皮体积比≤x％时，输出不需对所述待检锅炉管道进行任何处理的处理建议信息；

第二输出单元，用于当x％＜所述氧化皮体积比≤y％时，如果连续长度超过第一预设长度，则输出所述待检锅炉管道需要进行割管处理处理信息，相反，则输出不需对所述待检锅炉管道进行任何处理的处理建议信息；

第三输出单元，用于当y％＜所述氧化皮体积比＜z％时，如果连续长度超过第二预设长度，则输出所述待检锅炉管道需要进行割管处理的信息，相反，则输出不需对所述待检锅炉管道进行任何处理的处理建议信息；

第四输出单元，用于当所述氧化皮体积比≥z％时，输出需要对所述待检锅炉管道进行割管处理的处理建议信息。

＜x＜y＜z，所述第一预设长度大于所述第二预设长度。

可选的，z大于或等于20。

可选的，还包括用于获得所述波幅-氧化皮体积比参考曲线的曲线计算模块，所述曲线计算模块包括：

试块预制设备，用于预制多个包含不同体积百分比的氧化皮的树脂试块；

试管组装设备，用于将多个所述树脂试块分别放置到与所述待检锅炉管道相同的试管中，构成多种超声试管；

波幅获取单元，用于在所述超声波检测设备分别对所述多种超声试管一一进行检测时，获取每种所述超声试管的氧化皮回波波幅；

曲线绘制设备，用于根据每种所述超声试管中树脂试块的氧化皮的体积百分比，以及所述超声试管的氧化皮回波波幅绘制所述波幅-氧化皮体积比参考曲线。

可选的，所述树脂试块包括利用所述试管浇注的聚酰胺浇注体，和均匀混合在所述聚酰胺浇注体内的所述氧化皮。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种锅炉管道内氧化皮的分级检测方法和系统，具体为利用超声波检测设备对内部充有水的待检锅炉管道进行检测，得到待检锅炉管道的回波波幅值；根据回波波幅值从预设的波幅-氧化皮体积比参考曲线进行查找，得到与回波波幅值对应的氧化皮体积比；根据氧化皮体积比输出用于对待检锅炉管道进行处置的处理建议信息。这样，通过上面的检测，不仅能够得到锅炉管道内氧化皮的堆积程度，而且能够得到与相应堆积程度的处理建议信息，从而能够根据堆积程度或者处理建议信息采取相应措施，进而能够避免锅炉管道发生爆管危险。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种锅炉管道内氧化皮的分级检测方法的步骤流程图；

图2为本申请实施例提供的一种波幅-氧化皮体积比参考曲线图；

图3为本申请实施例提供的一种超声试管的组装示意图；

图4为本申请实施例提供的一种锅炉管道内氧化皮的分级检测系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

图1为本申请实施例提供的一种锅炉管道内氧化皮的分级检测方法的步骤流程图。

如图1所示，本实施例的分级检测方法用于对锅炉管道内经过长期的运行所产生的氧化皮进行检测，并输出分级检测结果，特别是针对电站锅炉的蒸汽侧管道进行检测，该分级检测方法具体包括如下步骤：

S101：对充满水的待检锅炉管道进行检测，得到其回波波幅值。

检测是利用相应的超声波检测设备对待检锅炉管道进行检测，得到超声波在待检锅炉管道内产生的超声波回波的回波波幅值。具体来说，选择两个纵波直探头，一个作为发射探头，一个作为接收探头，与一台型号为CTS-9003的数字式超声波探伤仪相连接，将发射、接收探头对称放置在待检锅炉管道的外壁两侧。通过启动该探伤仪进行探测即可得到上述回波波幅值。

S102：根据回波波幅值从波幅-氧化皮体积比参考曲线得到氧化皮体积比。

在得到上述回波波幅值后，根据该回波波幅值从一个预设的波幅-氧化皮体积比参考曲线中进行查找，该参考曲线如图2所示，从中可以得到与相应回波幅值对应的氧化皮体积比，该氧化皮体积比放映了该待检锅炉管道内的氧化皮的堆积情况。

S103：根据氧化皮体积比输出处理建议信息。

在得到该氧化皮体积比后，由于该氧化皮体积比反映了氧化皮在待检锅炉管道内的堆积情况，也就能够确定相应的处理措施，以便用户能够根据处理措施对管道进行处置。为此，根据该氧化皮体积比向用户输出处置建议信息，该处置建议信息包括不进行任何处理和割管处理。所谓割管处理是指将堆积严重的部分锅炉管道进行切割替换。

具体的处置建议通过下面的方式输出：

当氧化皮体积比≤x％时，判定该待检锅炉管道的质量级别为Ⅰ级，同时输出不需对所述待检锅炉管道进行任何处理的处理建议信息；当x％＜氧化皮体积比≤y％时，且如果这种氧化皮体积比的锅炉管道的连续长度超过第一预设长度，判定该待检锅炉管道的质量级别为Ⅱ级，同时则输出待检锅炉管道需要进行割管处理处理信息，相反，则输出不需对待检锅炉管道进行任何处理的处理建议信息；

当y％＜氧化皮体积比＜z％时，且如果这种氧化皮体积比的锅炉管道的连续长度超过第二预设长度，判定该待检锅炉管道的质量级别为Ⅲ级，则输出待检锅炉管道需要进行割管处理的信息，相反，则输出不需对待检锅炉管道进行任何处理的处理建议信息；当氧化皮体积≥z％时，判定该待检锅炉管道的质量级别为Ⅳ级，同时输出需要对待检锅炉管道进行割管处理的处理建议信息。

这里，0＜x＜y＜z≤20，其中，x优选10，y优选15，z优选20；且第一预设长度大于第二预设长度，第一预设长度优选20厘米，第二预设长度优选10厘米。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种锅炉管道内氧化皮的分级检测方法，具体为利用超声波检测设备对内部充有水的待检锅炉管道进行检测，得到待检锅炉管道的回波波幅值；根据回波波幅值从预设的波幅-氧化皮体积比参考曲线进行查找，得到与回波波幅值对应的氧化皮体积比；根据氧化皮体积比输出用于对待检锅炉管道进行处置的处理建议信息。这样，通过上面的检测，不仅能够得到锅炉管道内氧化皮的堆积程度，而且能够得到与相应堆积程度的处理建议信息，从而能够根据堆积程度或者处理建议信息采取相应措施，进而能够避免锅炉管道发生爆管危险。

经查询可知，水的密度为1.0g/cm³，纵波声速为1480m/s，声阻抗为0.148×10⁶g/cm²·s；钢的密度为7.7g/cm³，纵波声速为5900m/s，声阻抗为4.5×10⁶g/cm²·s；聚酰胺的密度为1.0g/cm³，纵波声速为1800m/s，声阻抗为0.18×10⁶g/cm²·s；空气的密度为1.205×10^-3g/cm³，纵波声速为343m/s，声阻抗为0.00004×10⁶g/cm²·s。

超声波在不同介质中的声阻抗不同，具体计算公式如下：

Z＝ρC

--ρ为介质密度

--C为介质中声速

示波屏上反射波的波高与声压成正比，异质界面处反射波声压P_r和入射波声压P₀之比为界面的声压反射率r＝P_r/P₀，透射声压P_t与入射波声压P₀之比为界面的声压透射率t＝P_t/P₀。

1)由界面两侧总声压相等，可得P₀+P_r＝P_t (1)

2)由界面两侧质点振动速度幅值相等，可得(P₀-P_r)/z₁＝P_t/z₂ (2)

其中z₁、z₂为异质界面两侧声阻抗。

由上述两边界条件和声压发射率，两侧均除以P₀得：1+r＝t和(1-r)/z₁＝t/z₂，联立求的异质界面的反射率

将钢、水、空气、聚酰胺的声阻抗值代入公式上面公式，可知：

1)纵波入射到钢/水界面，声压反射率r_钢/水＝-0.936，声压透射率t_钢/水＝0.064，声压反射率很高，透射率较低；2)纵波入射到钢/空气界面，声压反射率r_钢/空气≈-1，声压透射率t_钢/空气≈0，声压全反射；3)纵波入射到水/空气界面，声压反射率r_水/空气≈-1，声压透射率t_水/空气≈0，声压全反射；4)纵波入射到水/钢界面，声压反射率r_水/钢＝0.936，声压透射率t_水/钢＝1.936。

1)纵波入射到钢/聚酰胺界面，声压反射率r_{钢/聚酰胺}＝-0.923，声压透射率t_{钢/聚酰胺}＝0.077，声压反射率很高，透射率较低；2)纵波入射到钢/空气界面，声压反射率r_钢/空气≈-1，声压透射率t_钢/空气≈0，声压全反射；3)纵波入射到聚酰胺/空气界面，声压反射率r_{聚酰胺/空气}≈-1，声压透射率t_{聚酰胺/空气}≈0，声压全反射；4)纵波入射到聚酰胺/钢界面，声压反射率r_{聚酰胺/钢}＝0.923，声压透射率t_{聚酰胺/钢}＝1.923。

当采用双探头工作模式检测被检管子内部时：

1)若管子内部只有空气，由于声压透射率t_钢/空气≈0，声压在发射探头接触管内壁全反射，在示波器没有波幅信号显示。

2)若管子内部只有水，纵波的传播路径为：探头-钢-水-钢-接收探头，可计算得钢-水界面透射率t_钢/水＝0.064，水-钢声压透射率t_水/钢＝1.936，钢-水-钢透射率为t_钢/水/钢＝t_钢/水×t_水/钢＝0.124。

3)若管子内部只有聚酰胺，纵波的传播路径为：发射探头-钢-聚酰胺-钢-接收探头，可计算得钢-聚酰胺界面透射率t_{钢/聚酰胺}＝0.077，聚酰胺-钢声压透射率t_{聚酰胺/钢}＝1.923，钢-聚酰胺-钢透射率为t_{钢/聚酰胺/钢}＝t_{钢/聚酰胺}×t_{聚酰胺/钢}＝0.148。

由上可知：聚酰胺声速与水几乎相同，对超声波反射回波定位的影响很小；声阻抗与水也几乎相同，超声波接收能量误差也很小。而且聚酰胺常温下呈固态，因此我们选取了常温下为固态的聚酰胺模拟液态水做成稳定可靠、使用携带方便的对比试块。

4)若管子内部为水+氧化皮混合物，纵波的传播路径为：发射探头-钢-水-氧化皮-水-氧化皮-水.....水-钢-接收探头，由于氧化皮是一种松散的状态，超声波在氧化皮之间多次反射，能量遭到消耗，若氧化皮含量逐步增多，则接收探头接收到的超声波能量逐步减小，因此，可利用聚酰胺替代水制造对比试块，得到一种便于携带的树脂试块，进而绘制参考曲线，以衡量锅炉管道内氧化皮含量。

应用实例：以被检受热面管(同规格、同材质)制作一试管，设定其内径为40mm，长度为100mm。则其体积为：V＝πr²h＝3.14×(40/2)²×100＝125600mm³＝125.6cm³。

根据上面的分析，本申请中的波幅-氧化皮体积比参考曲线通过下面的方法得到：

首先，制作多个包含不同体积百分比的氧化皮的试块。在制作试块时，以聚酰胺为载体，在其高温液态状态下加入一定体积百分比的氧化皮浇筑于试管内，搅拌均匀，使氧化皮在聚酰胺内均匀分布，常温固化后形成一组实心柱状的聚酰胺浇注体。

试块的外径为40mm，长度为100mm，其可与上述试管间隙配合；氧化皮的体积百分比从10％，每增加5％为一阶梯，依次制作氧化皮体积百分比为10％、15％、20％的试块组，依次编号为YHP-1、YHP-2、YHP-3。从工程经验来看，当被检受热面内部氧化皮探头检测截面体积若占到受热面管体积的20％以上时，会导致管内气流严重受阻，工质对管子的冷却作用大幅度降低，金属壁温升高，可在很短时间内发生受热面超温爆管，因此我们将氧化皮体积比上限取20％，超过此界限没有实际分级意义。

然后，使用时选择与待检锅炉管道的尺寸匹配的且体积百分比不同的多个试块10与试管20，如图3所示，所谓试管是指与待检锅炉管道材质、直径、厚度、耐压强度等参数相同的一段管道。然后，从YHP-1型试块开始，在试块外部均匀涂上一层甘油后，将试块放入试管，使试块与试管充分耦合，从而构成超声试管。

再后，利用超声波检测设备对超声试管进行一一检测。具体为根据被检受热面规格，选择两个纵波直探头，一个作为发射探头，一个作为接收探头，与一台型号为CTS-9003的数字式超声波探伤仪相连接，将发射、接收探头对称放置在试管外壁两侧。

最后，以超声波接收透射波波幅为纵坐标，以试块氧化皮体积比为横坐标。依次使用YHP-1～YHP-3试块，分别测定透射波波幅，在坐标图上依次标出氧化皮体积比为10％、15％、20％时对应的波幅值a、b、c，圆滑连接上述3点，即完成波幅-氧化皮体积比参考曲线的绘制，如图2所示。

实施例二

图4为本申请实施例提供的一种锅炉管道内氧化皮的分级检测系统的结构框图。

如图4所示，本实施例的分级检测系统用于对锅炉管道内经过长期的运行所产生的氧化皮进行检测，并输出分级检测结果，特别是针对电站锅炉的蒸汽侧管道进行检测，该分级检测系统具体包括超声检测模块30、查表计算模块40和信息输出模块50。

超声检测模块用于对充满水的待检锅炉管道进行检测，得到其回波波幅值。

检测是利用相应的超声波检测设备对待检锅炉管道进行检测，得到超声波在待检锅炉管道内产生的超声波回波的回波波幅值。具体来说，选择两个纵波直探头，一个作为发射探头，一个作为接收探头，与一台型号为CTS-9003的数字式超声波探伤仪相连接，将发射、接收探头对称放置在待检锅炉管道的外壁两侧。通过启动该探伤仪进行探测即可得到上述回波波幅值。

查表计算模块用于根据回波波幅值从波幅-氧化皮体积比参考曲线得到氧化皮体积比。

在得到上述回波波幅值后，根据该回波波幅值从一个预设的波幅-氧化皮体积比参考曲线中进行查找，该参考曲线如图2所示，从中可以得到与相应回波幅值对应的氧化皮体积比，该氧化皮体积比放映了该待检锅炉管道内的氧化皮的堆积情况。

信息输出模块用于根据氧化皮体积比输出处理建议信息。

在得到该氧化皮体积比后，由于该氧化皮体积比反映了氧化皮在待检锅炉管道内的堆积情况，也就能够确定相应的处理措施，以便用户能够根据处理措施对管道进行处置。为此，根据该氧化皮体积比向用户输出处置建议信息，该处置建议信息包括不进行任何处理和割管处理。所谓割管处理是指将堆积严重的部分锅炉管道进行切割替换。

该信息输出模块具体包括第一输出单元、第二输出单元、第三输出单元和第四输出单元。

第一输出单元用于当氧化皮体积比≤x％时，判定该待检锅炉管道的质量级别为Ⅰ级，同时输出不需对所述待检锅炉管道进行任何处理的处理建议信息；第二输出单元用于当x％＜氧化皮体积比≤y％时，且如果这种氧化皮体积比的锅炉管道的连续长度超过第一预设长度，判定该待检锅炉管道的质量级别为Ⅱ级，同时则输出待检锅炉管道需要进行割管处理处理信息，相反，则输出不需对待检锅炉管道进行任何处理的处理建议信息；

第三输出单元用于当y％＜氧化皮体积比＜z％时，且如果这种氧化皮体积比的锅炉管道的连续长度超过第二预设长度，判定该待检锅炉管道的质量级别为Ⅲ级，则输出待检锅炉管道需要进行割管处理的信息，相反，则输出不需对待检锅炉管道进行任何处理的处理建议信息；第四输出单元用于当氧化皮体积≥z％时，判定该待检锅炉管道的质量级别为Ⅳ级，同时输出需要对待检锅炉管道进行割管处理的处理建议信息。

这里，0＜x＜y＜z≤20，其中，x优选10，y优选15，z优选20；且第一预设长度大于第二预设长度，第一预设长度优选20厘米，第二预设长度优选10厘米。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种锅炉管道内氧化皮的分级检测系统，具体为利用超声波检测设备对内部充有水的待检锅炉管道进行检测，得到待检锅炉管道的回波波幅值；根据回波波幅值从预设的波幅-氧化皮体积比参考曲线进行查找，得到与回波波幅值对应的氧化皮体积比；根据氧化皮体积比输出用于对待检锅炉管道进行处置的处理建议信息。这样，通过上面的检测，不仅能够得到锅炉管道内氧化皮的堆积程度，而且能够得到与相应堆积程度的处理建议信息，从而能够根据堆积程度或者处理建议信息采取相应措施，进而能够避免锅炉管道发生爆管危险。

另外，本实施例还包括曲线计算模块，用于得到上述的波幅-氧化皮体积比参考曲线，该模块具体包括试块预制设备、试管组装设备、波幅获取单元和曲线绘制单元。

经查询可知，水的密度为1.0g/cm³，纵波声速为1480m/s，声阻抗为0.148×10⁶g/cm²·s；钢的密度为7.7g/cm³，纵波声速为5900m/s，声阻抗为4.5×10⁶g/cm²·s；聚酰胺的密度为1.0g/cm³，纵波声速为1800m/s，声阻抗为0.18×10⁶g/cm²·s；空气的密度为1.205×10^-3g/cm³，纵波声速为343m/s，声阻抗为0.00004×10⁶g/cm²·s。

超声波在不同介质中的声阻抗不同，具体计算公式如下：

Z＝ρC

--ρ为介质密度

--C为介质中声速

示波屏上反射波的波高与声压成正比，异质界面处反射波声压P_r和入射波声压P₀之比为界面的声压反射率r＝P_r/P₀，透射声压P_t与入射波声压P₀之比为界面的声压透射率t＝P_t/P₀。

1)由界面两侧总声压相等，可得P₀+P_r＝P_t (1)

2)由界面两侧质点振动速度幅值相等，可得(P₀-P_r)/z₁＝P_t/z₂ (2)

其中z₁、z₂为异质界面两侧声阻抗。

由上述两边界条件和声压发射率，两侧均除以P₀得：1+r＝t和(1-r)/z₁＝t/z₂，联立求的异质界面的反射率

将钢、水、空气、聚酰胺的声阻抗值代入公式上面公式，可知：

1)纵波入射到钢/水界面，声压反射率r_钢/水＝-0.936，声压透射率t_钢/水＝0.064，声压反射率很高，透射率较低；2)纵波入射到钢/空气界面，声压反射率r_钢/空气≈-1，声压透射率t_钢/空气≈0，声压全反射；3)纵波入射到水/空气界面，声压反射率r_水/空气≈-1，声压透射率t_水/空气≈0，声压全反射；4)纵波入射到水/钢界面，声压反射率r_水/钢＝0.936，声压透射率t_水/钢＝1.936。

1)纵波入射到钢/聚酰胺界面，声压反射率r_{钢/聚酰胺}＝-0.923，声压透射率t_{钢/聚酰胺}＝0.077，声压反射率很高，透射率较低；2)纵波入射到钢/空气界面，声压反射率r_钢/空气≈-1，声压透射率t_钢/空气≈0，声压全反射；3)纵波入射到聚酰胺/空气界面，声压反射率r_{聚酰胺/空气}≈-1，声压透射率t_{聚酰胺/空气}≈0，声压全反射；4)纵波入射到聚酰胺/钢界面，声压反射率r_{聚酰胺/钢}＝0.923，声压透射率t_{聚酰胺/钢}＝1.923。

当采用双探头工作模式检测被检管子内部时：

1)若管子内部只有空气，由于声压透射率t_钢/空气≈0，声压在发射探头接触管内壁全反射，在示波器没有波幅信号显示。

2)若管子内部只有水，纵波的传播路径为：探头-钢-水-钢-接收探头，可计算得钢-水界面透射率t_钢/水＝0.064，水-钢声压透射率t_水/钢＝1.936，钢-水-钢透射率为t_钢/水/钢＝t_钢/水×t_水/钢＝0.124。

3)若管子内部只有聚酰胺，纵波的传播路径为：发射探头-钢-聚酰胺-钢-接收探头，可计算得钢-聚酰胺界面透射率t_{钢/聚酰胺}＝0.077，聚酰胺-钢声压透射率t_{聚酰胺/钢}＝1.923，钢-聚酰胺-钢透射率为t_{钢/聚酰胺/钢}＝t_{钢/聚酰胺}×t_{聚酰胺/钢}＝0.148。

由上可知：聚酰胺声速与水几乎相同，对超声波反射回波定位的影响很小；声阻抗与水也几乎相同，超声波接收能量误差也很小。而且聚酰胺常温下呈固态，因此我们选取了常温下为固态的聚酰胺模拟液态水做成稳定可靠、使用携带方便的对比试块。

4)若管子内部为水+氧化皮混合物，纵波的传播路径为：发射探头-钢-水-氧化皮-水-氧化皮-水.....水-钢-接收探头，由于氧化皮是一种松散的状态，超声波在氧化皮之间多次反射，能量遭到消耗，若氧化皮含量逐步增多，则接收探头接收到的超声波能量逐步减小，因此，可利用聚酰胺替代水制造对比试块，得到一种便于携带的树脂试块，进而绘制参考曲线，以衡量锅炉管道内氧化皮含量。

应用实例：以被检受热面管(同规格、同材质)制作一试管，设定其内径为40mm，长度为100mm。则其体积为：V＝πr²h＝3.14×(40/2)²×100＝125600mm³＝125.6cm³。

根据上面的分析，利用试块预制设备制作多个包含不同体积百分比的氧化皮的试块。在制作试块时，以聚酰胺为载体，在其高温液态状态下加入一定体积百分比的氧化皮浇筑于试管内，搅拌均匀，使氧化皮在聚酰胺内均匀分布，常温固化后形成一组实心柱状的聚酰胺浇注体。

试块的外径为40mm，长度为100mm，其可与上述试管间隙配合；氧化皮的体积百分比从10％，每增加5％为一阶梯，依次制作氧化皮体积百分比为10％、15％、20％的试块组，依次编号为YHP-1、YHP-2、YHP-3。从工程经验来看，当被检受热面内部氧化皮探头检测截面体积若占到受热面管体积的20％以上时，会导致管内气流严重受阻，工质对管子的冷却作用大幅度降低，金属壁温升高，可在很短时间内发生受热面超温爆管，因此我们将氧化皮体积比上限取20％，超过此界限没有实际分级意义。

在利用试管组装设备选择与待检锅炉管道的尺寸匹配的且体积百分比不同的多个试块10与试管20，如图3所示，所谓试管是指与待检锅炉管道材质、直径、厚度、耐压强度等参数相同的一段管道。然后，从YHP-1型试块开始，在试块外部均匀涂上一层甘油后，将试块放入试管，使试块与试管充分耦合，从而构成超声试管。

利用波幅获取单元通过超声波检测设备对超声试管进行一一检测。具体为根据被检受热面规格，选择两个纵波直探头，一个作为发射探头，一个作为接收探头，与一台型号为CTS-9003的数字式超声波探伤仪相连接，将发射、接收探头对称放置在试管外壁两侧。

通过曲线绘制单元以超声波接收透射波波幅为纵坐标，以试块氧化皮体积比为横坐标。依次使用YHP-1～YHP-3试块，分别测定透射波波幅，在坐标图上依次标出氧化皮体积比为10％、15％、20％时对应的波幅值a、b、c，圆滑连接上述3点，即完成波幅-氧化皮体积比参考曲线的绘制，如图2所示。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本申请实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请实施例是参照根据本申请实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (6)

1.一种锅炉管道内氧化皮的分级检测方法，其特征在于，包括步骤：

利用超声波检测设备对内部充有水的待检锅炉管道进行检测，得到所述待检锅炉管道的回波波幅值；

根据所述回波波幅值从预设的波幅-氧化皮体积比参考曲线进行查找，得到与所述回波波幅值对应的氧化皮体积比；

根据所述氧化皮体积比输出用于对所述待检锅炉管道进行处置的处理建议信息;

所述波幅-氧化皮体积比参考曲线通过如下步骤获取：

预制多个包含不同体积百分比的氧化皮的树脂试块，所述树脂试块包括聚酰胺浇注体，和均匀混合在所述聚酰胺浇注体内的所述氧化皮；

将多个所述树脂试块分别放置到与所述待检锅炉管道相同的试管中，构成多种超声试管；

利用所述超声波检测设备分别对所述多种超声试管一一进行检测，得到每种所述超声试管的氧化皮回波波幅；

根据每种所述超声试管中树脂试块的氧化皮的体积百分比，以及所述超声试管的氧化皮回波波幅绘制所述波幅-氧化皮体积比参考曲线。

2.如权利要求1所述的分级检测方法，其特征在于，所述根据所述氧化皮体积比输出用于对所述待检锅炉管道进行处置的处理建议信息，包括：

当所述氧化皮体积比≤x%时，输出不需对所述待检锅炉管道进行任何处理的处理建议信息；

当x%＜所述氧化皮体积比≤y%时，如果连续长度超过第一预设长度，则输出所述待检锅炉管道需要进行割管处理处理信息，相反，则输出不需对所述待检锅炉管道进行任何处理的处理建议信息；

当y%＜所述氧化皮体积比＜z%时，如果连续长度超过第二预设长度，则输出所述待检锅炉管道需要进行割管处理的信息，相反，则输出不需对所述待检锅炉管道进行任何处理的处理建议信息；

当所述氧化皮体积比≥z%时，输出需要对所述待检锅炉管道进行割管处理的处理建议信息；

x＜y＜z，所述第一预设长度大于所述第二预设长度。

3.如权利要求2所述的分级检测方法，其特征在于，z大于或等于20。

4.一种锅炉管道内氧化皮的分级检测系统，其特征在于，包括：

超声检测模块，用于利用超声波检测设备对内部充有水的待检锅炉管道进行检测，得到所述待检锅炉管道的回波波幅值；

查表计算模块，用于根据所述回波波幅值从预设的波幅-氧化皮体积比参考曲线进行查找，得到与所述回波波幅值对应的氧化皮体积比；

信息输出模块，用于根据所述氧化皮体积比输出用于对所述待检锅炉管道进行处置的处理建议信息；

曲线计算模块，所述曲线计算模块用于获得所述波幅-氧化皮体积比参考曲线，所述曲线计算模块包括：

试块预制设备，用于预制多个包含不同体积百分比的氧化皮的树脂试块，所述树脂试块包括聚酰胺浇注体，和均匀混合在所述聚酰胺浇注体内的所述氧化皮；

试管组装设备，用于将多个所述树脂试块分别放置到与所述待检锅炉管道相同的试管中，构成多种超声试管；

波幅获取单元，用于在所述超声波检测设备分别对所述多种超声试管一一进行检测时，获取每种所述超声试管的氧化皮回波波幅；

曲线绘制设备，用于根据每种所述超声试管中树脂试块的氧化皮的体积百分比，以及所述超声试管的氧化皮回波波幅绘制所述波幅-氧化皮体积比参考曲线。

5.如权利要求4所述的分级检测系统，其特征在于，所述信息输出模块包括：

第一输出单元，用于当所述氧化皮体积比≤x%时，输出不需对所述待检锅炉管道进行任何处理的处理建议信息；

第二输出单元，用于当x%＜所述氧化皮体积比≤y%时，如果连续长度超过第一预设长度，则输出所述待检锅炉管道需要进行割管处理处理信息，相反，则输出不需对所述待检锅炉管道进行任何处理的处理建议信息；

第三输出单元，用于当y%＜所述氧化皮体积比＜z%时，如果连续长度超过第二预设长度，则输出所述待检锅炉管道需要进行割管处理的信息，相反，则输出不需对所述待检锅炉管道进行任何处理的处理建议信息；

第四输出单元，用于当所述氧化皮体积比≥z%时，输出需要对所述待检锅炉管道进行割管处理的处理建议信息；

x＜y＜z，所述第一预设长度大于所述第二预设长度。

6.如权利要求5所述的分级检测系统，其特征在于，z大于或等于20。

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