CN110736671A - 一种管件硬度异常部位的监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管件硬度异常部位的监测方法，所述方法包括如下步骤：步骤一：对管件进行硬度检测和/或金相组织检测和/或矫顽力检测，以确定检测值低于设定值的管件硬度异常部位；步骤二：对管件硬度异常部位进行监测，以在监测值超出预警范围时发出检修和/或危险预警。本发明通过对管件进行硬度检测和/或金相组织检测和/或矫顽力检测，快速精准地找出管件上的硬度异常部位，并对管件硬度异常部位进行准在线监测，实时监测管件异常部位的蠕变情况，给出检修对策和危险预警。

Description

一种管件硬度异常部位的监测方法

技术领域

本发明属于管道监测领域，具体地说，涉及一种管件硬度异常部位的监测方法。

背景技术

当前,火力发电厂高温管道的寿命预估预判问题一直是或内外在持续研究的课题。电厂高温高压管道监察段蠕变测点的设立、各种金相评定方法的研究以及各类蠕变准在线监测方法的研究，都是为了及时确定高温管道的实际蠕变损伤程度，预判部件的寿命末段，并做到及时预警。因此，寻求一系列能对高温金属部件蠕变损伤进行精确评估和准在线监测的技术并应用于生产具有非常重要的现实意义。

目前，国内主要比较广泛采用的蠕变监测方法是在高温高压管道安装阶段预设置蠕变监视段，通过对管道蠕变监视段定期、定型蠕变测量和数据分析来掌握高温蒸汽管道金属的蠕变规律。该方法较好的进行了传统珠光体耐热钢如20G、12Cr1MoVG等高温高压管道的蠕变监测,但对于当前超(超)临界机组高温高压部件常用P91、P92材料组织状态异常的蠕变监测及失效预警则无法满足要求。同时，现阶段电厂技术人员普遍配置较少，无法满足该规程专人专尺定期监测的要求，导致测量数据误差过大，渐渐不能满足电厂生产实际需要。而对高温高压管道的综合评估，主要依据DL/T940-2005《火力发电厂蒸汽管道寿命评估技术导则》，其主要实用对象为20G、CrMo钢和CrMoV钢等珠光体耐热钢部件，其基本方法为对拟评估部件取样进行各种实验，根据实验数据采用等温线外推法、L-M参数法等几种经典寿命评估计算方法进行寿命评估。上述寿命评估方法有其理论基础成熟、实验数据相对精确、计算结果数字化等优势，但同时也存在必须停机取样、实验周期长、评估不能精确到薄弱点、评估结果受实验预设条件影响大等不足。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种管件硬度异常部位的监测方法，实现快速精准地找出管件上的硬度异常部位，并实现对管件硬度异常部位的准在线检测。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种管件硬度异常部位的监测方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：对管件进行硬度检测和/或金相组织检测和/或矫顽力检测，以确定检测值低于设定值的管件硬度异常部位；

步骤二：对管件硬度异常部位进行监测，以在监测值超出预警范围时发出检修和/或危险预警。

进一步，对管件进行全面的硬度检测和/或金相组织检测，当管件硬度值低于正常管件硬度值和/或金相组织异于正常管件的金相组织时，确定该部位为第一硬度异常部位；

优选的，在管件硬度值低于正常管件硬度值、且金相组织异于正常管件的金相组织时，确定该部位为第一硬度异常部位。

进一步，对管件进行全面的矫顽力检测，当管件矫顽力值低于正常管件矫顽力值时，确定该部位为第二硬度异常部位。

进一步，对比分析第一硬度异常部位和第二硬度异常部位，当管件某些位置同时满足硬度低于正常管件硬度值、金相组织异于正常管件金相组织、矫顽力值低于正常管件矫顽力值时，确定该部位为管件硬度异常部位。

进一步，对第一硬度异常部位进行矫顽力检测，当第一硬度异常部位的某些部位的矫顽力值低于正常管件的矫顽力值，确定该部位为管件硬度异常部位。

进一步，所述对管件硬度异常部位进行监测的过程包括如下步骤：

步骤一：机组检修停机；

步骤二：在管件硬度异常部位布设测点；

步骤三：在测点表面点焊监测薄片；

步骤四：在测点附近管件上点焊固定相机定位基座；

步骤五：相机对监测薄片进行第一次拍摄并将图像输入分析模块；

步骤六：机组运行一定周期后，相机对监测薄片进行第二次拍摄并将图像输入分析模块；

步骤七：对前后两次的图像进行综合分析，并给出检修对策和危险预警。

进一步，第一次拍摄的图像和第二次拍摄的图像为管件的同一位置。

进一步，将第一次拍摄图像和第二次拍摄图像在图像水平方向应变值、垂直方向上的应变值、剪切应变值进行差值计算，以得出两次拍摄图像在图像水平方向上的应变差值、垂直方向上的应变差值和剪切应变差值。

进一步，将计算得出的应变差值与预设的控制阈值进行比较，以在应变差值超出控制阈值范围时发出检修对策和危险预警。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

本发明对管件进行全面的硬度检测和/或金相组织检测和/或矫顽力检测，通过对比测量出的管件硬度值、金相组织、矫顽力值与正常管件的硬度值、金相组织、矫顽力值，进而判定管件硬度异常部位，再在管件硬度异常部位架设高精度相机，实时拍摄管件硬度异常部位的图像，输入分析模块，对管件硬度异常部位进行监测，并计算前后两次拍摄的图像在图像水平方向上的应变差值、垂直方向上的应变差值，剪切应变差值；对比应变差值与控制阈值之间的大小关系，适时的给出检修对策和危险预警。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：

图1是本发明快速检测及准在线监测方法的步骤流程图。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明提供一种管件硬度异常部位的监测方法，对管件进行全面的硬度检测和/或金相组织检测和/或矫顽力检测，通过对比测量出的管件硬度值、金相组织、矫顽力值与正常管件的硬度值、金相组织、矫顽力值，进而判定管件硬度异常部位，利用机组检修停机，在管件硬度异常部位布设测点，测点表面点焊监测薄片，在测点附近的管件上点焊固定相机基座，再在管件硬度异常部位架设高精度相机，管件上设置有保温层，在管件硬度异常部位对应的保温层位置上开设保温孔使相机能够通过保温孔拍摄管件硬度异常部位的图像，并将拍摄到的图像输入分析模块，对管件硬度异常部位进行监测，并计算前后两次拍摄的图像在图像水平方向上的应变差值、垂直方向上的应变差值、剪切应变差值，对比应变差值与控制阈值之间的大小关系，适时的给出检修对策和危险预警。

本实施例中，矫顽力这一参数是最能表征磁滞回线的信息且稳定性良好的重要参数，其对材料的化学成分、微观结构和应力大小非常敏感，故能有效表征铁磁性材料的安全状态。此外，只要材料出厂状态(成分和工艺)确定，材料的初始矫顽力Hc0就是一个特征值，且材料服役期间无论经过怎样的变化，其屈服和断裂时所对应的矫顽力HcT和HcB也是材料的固有属性。对于同一种材料，无论是通过拉伸还是高周疲劳或低周疲劳，其矫顽力增加的速率可能不一样，但材料断裂时所对应的临界矫顽力值却是一致的。因此，通过测量材料当前状态的矫顽力值，即可定性定量的评估材料的当前状态。

试验研究表明，P91或P92钢在不同的蠕变阶段，其微观结构特征变化和矫顽力变化具有良好的对应关系：蠕变的第一阶段，矫顽力和剩磁数值都增大；蠕变的第二阶段，矫顽力和剩磁数值都下降；蠕变的第三阶段，矫顽力数值增大，而剩磁数值下降。根据上述规律，通过对600MW机组主蒸汽管道、高压导气管、中压导气管等部件硬度异常部位进行矫顽力测试及相应的硬度检测和金相检测，发现硬度正常管段区域，其矫顽力值分布较为均匀，数值波动不大，同时金相组织正常；而硬度异常管段区域，其矫顽力值偏低，等效于蠕变的第二阶段，金相组织异常，有劣化迹象。因此通过测量材料当前状态下的磁滞参数的变化，即可快速判断材料目前的蠕变损伤程度。

本实施例中，对P91或P92管件进行管件硬度异常部位的快速检测及准在线监测，首先对P91或P92材料管件行全面的硬度检测，可以使用便携式硬度计对管件进行硬度检测，具体实用的硬度计可以根据实际情况进行使用，以便更好的满足实际需求，降低测量误差，对P91或P92材料管件的硬度值进行测量时，可以一点多测，取平均值，以降低测量误差；对P91或P92材料管件进行全面的金相组织检测，在对管件进行金相组织检测时管件需要打磨的深度为0.5mm～1.0mm，本次对P91/P92管件进行金相组织检测时管件的打磨深度为1.0mm，对管件进行金相组织检测时可以采用金相显微镜等相关仪器观察管件的金相组织，或者采用金相复膜技术将管件复膜后用电子显微镜或光学显微镜观察管件的金相组织，对比检测到的管件硬度值、管件金相组织与正常管件的硬度值和金相组织进行对比分析，若检测到某些部位的管件硬度值低于正常管件的硬度值、金相组织异于正常管件的金相组织，则可以确定这些部位为第一管件硬度异常部位。

本实施例中，对管件的矫顽力进行全面的检测，可以使用乌克兰SSE公司基于材料磁滞行为研发出的单参数磁滞测量评估设备，单参数磁滞测量评估设备在检测管件的矫顽力时其测量方向为从0点钟开始，沿顺时针方向测量，测量值包括管件的轴向矫顽力值和环向矫顽力值，将测量出的管件轴向矫顽力值和环向矫顽力值与正常管件的轴向矫顽力值和环向矫顽力值进行对比分析，若某些部位管件的轴向矫顽力值低于正常管件的轴向矫顽力值、管件的环向矫顽力值低于正常管件的环向矫顽力值时，则可以确定该部位为管件硬度异常部位。

本实施例中，对比分析确定的第一管件硬度异常部位和第二管件硬度异常部位，观察第一硬度异常部位与第二硬度异常部位是否有重合区域，也就是在第一硬度异常部位和第二硬度异常部位中是否有满足检测管件的硬度值低于正常管件的硬度值、金相组织异于长长管件的金相组织、矫顽力值也低于正常管件的矫顽力值的部位，若存在满足上述三个条件的部位则可确定此部位为管件硬度异常部位。

本实施例中，在对管件进行硬度检测和/或金相组织检测确定第一管件硬度异常部位之后，可对第一硬度异常管件进行矫顽力的检测，检测第一管件硬度异常部位的轴向矫顽力值、环向矫顽力值与正常管件的轴向矫顽力值、环向矫顽力值之间的大小关系，若第一管件硬度异常部位上存在轴向矫顽力值低于正常管件的轴向矫顽力值、环向矫顽力值低于正常管件的环向矫顽力值的部位，则卡确定此部位为管件硬度异常部位。

本实施例中，在确定管件的硬度异常部位之后，机组检修停机，在管件硬度异常部位布设测点，为了能使监测结果更加准确，测点表面的特征不能因为腐蚀而发生变化，因此需要在测点表面点焊监测薄片，所述检测薄片为镍基高温合金箔片，合金箔片能够跟随测点管件同步发生蠕变而产生应变，同时，合金箔片具有较高的抗氧化性和抗腐蚀性，能够较好的保证图像质量；由于使用相机进行拍照，前后两侧相机拍摄的测点的位置应该保持一致，完全重合，相机的参数不能改变，因此，同时在测点附近的管件上点焊固定相机定位基座，保证相机的位置不发生变化，由于点焊的能量输出很小，不会对基体造成损伤，因此也无需在点焊后进行热处理；电厂管道在高温下工作，因此管件外侧都设有一层保温层，由于需要使用相机对管件硬度异常部位进行拍摄，所以需要在管件保温层上开设保温孔，以使相机能够通过保温层对测点表面的检测薄片进行拍摄，保温层上覆盖有保温盖，在需要对管件硬度异常部位进行再次拍摄时，只需要打开保温盖即可实现对管件硬度异常部位的拍摄。

本实施例中，相机对测点表面的监测薄片进行第一次拍摄，获取第一次拍摄图像，将图像输入分析模块中，分析模块采集图像数据，此数据为原始数据，原始数据包括第一次拍摄图像的XX方向应变、YY方向应变、XY方向应变，其中XX方向应变指的是图像的水平方向应变，也就是管件的环向应变，YY方向应变指的是图像垂直方向应变也就是管件的轴向应变，XY方向应变是指图像的剪切应变；检测出的XX方向应变值、YY方向应变值、XY方向应变值均为多个，须对应变值进行计算取平均值，减小检测误差；在机组运行一段时间后相机对测点表面的监测薄片进行第二次拍摄，获取第二次拍摄图像，将图像输入分析模块中，分析模块采集图像数据，此数据为监测数据，监测数据同样为图像的XX方向应变、YY方向应变、XY方向应变，同样的，监测数据也都需要进行计算取平均值，减小监测误差；分析模块对第一次拍摄图像和第二次拍摄图像进行相关分析，并计算出前后两次拍摄图像在XX方向应变、YY方向应变、XY方向的应变差值，并将三个应变差值与预设的控制阈值进行大小的比较，若满足三个应变差值均小于预设的控制阈值则说明管件硬度异常部位的蠕变还处于第一阶段的缓慢蠕变阶段，该处管件能满足继续安全运行的要求，若三个应变差值均超出预设的控制阈值，则说明管件硬度异常部位的蠕变速率将加快，分析模块对管件蠕变情况进行趋势评判，给出检修对策和危险预警；若出现部分应变差值低于预设的控制阈值、部分应变差值高于预设的控制阈值的情况，例如XX方向应变差值高于预设的控制阈值、YY方向应变差值和XY方向的应变差值低于预设的控制阈值，或者XX方向应变差值和YY方向应变差值高于预设的控制阈值、XY方向的应变差值低于预设的控制阈值；那么分析模块将会给出危险预警，告知技术人员此处管件可能存在蠕变速率加快的情况，应该缩短监测周期，对此处的管件进行监测，及时发现此处管件的异常情况，以便及时的做出保护措施。

本实施例中，预设的控制阈值是分析模块根据管件材质不同蠕变阶段的拐点与监测部位位移和应变数值进行合理关联，并计算得出；预设的控制阈值与管件的材质有关，不同的管件具有不同的预设控制阈值。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (9)

1.一种管件硬度异常部位的监测方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤一：对管件进行硬度检测和/或金相组织检测和/或矫顽力检测，以确定检测值低于设定值的管件硬度异常部位；

步骤二：对管件硬度异常部位进行监测，以在监测值超出预警范围时发出检修和/或危险预警。

2.根据权利要求1所述的一种管件硬度异常部位的监测方法，其特征在于：对管件进行全面的硬度检测和/或金相组织检测，当管件硬度值低于正常管件硬度值和/或金相组织异于正常管件的金相组织时，确定该部位为第一硬度异常部位；

优选的，在管件硬度值低于正常管件硬度值、且金相组织异于正常管件的金相组织时，确定该部位为第一硬度异常部位。

3.根据权利要求1或2所述的一种管件硬度异常部位的监测方法，其特征在于：对管件进行全面的矫顽力检测，当管件矫顽力值低于正常管件矫顽力值时，确定该部位为第二硬度异常部位。

4.根据权利要求3所述的一种管件硬度异常部位的监测方法，其特征在于：对比分析第一硬度异常部位和第二硬度异常部位，当管件某些位置同时满足硬度低于正常管件硬度值、金相组织异于正常管件金相组织、矫顽力值低于正常管件矫顽力值时，确定该部位为管件硬度异常部位。

5.根据权利要求2所述的一种管件硬度异常部位的监测方法，其特征在于：对第一硬度异常部位进行矫顽力检测，当第一硬度异常部位的某些部位的矫顽力值低于正常管件的矫顽力值，确定该部位为管件硬度异常部位。

6.根据权利要求1至5任一所述的一种管件硬度异常部位的监测方法，其特征在于：所述对管件硬度异常部位进行监测的过程包括如下步骤：

步骤一：机组检修停机；

步骤二：在管件硬度异常部位布设测点；

步骤三：在测点表面点焊监测薄片；

步骤四：在测点附近管件上点焊固定相机定位基座；

步骤五：相机对监测薄片进行第一次拍摄并将图像输入分析模块；

步骤六：机组运行一定周期后，相机对监测薄片进行第二次拍摄并将图像输入分析模块；

步骤七：对前后两次的图像进行综合分析，并给出检修对策和危险预警。

7.根据权利要求6所述的一种管件硬度异常部位的监测方法，其特征在于：第一次拍摄的图像和第二次拍摄的图像为管件的同一位置。

8.根据权利要求6所述的一种管件硬度异常部位的监测方法，其特征在于：将第一次拍摄图像和第二次拍摄图像在图像水平方向应变值、垂直方向上的应变值、剪切应变值进行差值计算，以得出两次拍摄图像在图像水平方向上的应变差值、垂直方向上的应变差值和剪切应变差值。

9.根据权利要求8所述的一种管件硬度异常部位的监测方法，其特征在于：将计算得出的应变差值与预设的控制阈值进行比较，以在应变差值超出控制阈值范围时发出检修对策和危险预警。

Images