CN112378329A - 一种奥氏体管内壁腐蚀层厚度的涡流检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种奥氏体管内壁腐蚀层厚度的涡流检测方法，具体为：首先利用高频涡流信号对奥氏体管壁进行测量，确定管道外壁氧化层厚度，再绘制出样管外壁氧化层厚度与高频涡流检测信号幅值的线性关系图；然后以高频测量结果为基础，利用低频涡流对样管进行测量，绘制不同氧化层厚度的情况下，腐蚀层厚度与涡流检测信号幅值的线性关系图；最后通过低频涡流条件下的测量值与标定曲线之间的函数关系，解出所测量管壁具体的腐蚀层厚度值。本发明利用高频、低频两种涡流信号进行奥氏体管检测，通过信号处理、计算即可得出内壁腐蚀层的厚度。该方法简单高效，适用范围更广。

Description

一种奥氏体管内壁腐蚀层厚度的涡流检测方法
技术领域
本发明属于无损检测领域，涉及一种奥氏体管内壁腐蚀层厚度的涡流检测方法，其主要针对的是火电厂、核电、石油化工等领域的在役耐热奥氏体不锈钢管内壁腐蚀层厚度的测量。
背景技术
耐热奥氏体不锈钢在高温下具有高的强度，良好的蒸汽氧化耐性，良好的炉面腐蚀耐性和足够的结构稳定性，被广泛应用于制氢转换炉、乙烯裂解炉等。其一般工作温度为600℃-1000℃，压力为2-3Mpa，在长期高温高压的工作环境下，管的内壁难免会产生腐蚀产物。内壁生成的腐蚀层组织疏松，影响管道的正常运行，而腐蚀层厚度的不同则奥氏体管性能下降的程度也不一样。因此，测量腐蚀层厚度对在役耐热奥氏体管寿命的有效评估具有重要意义。由于奥氏体管在使用过程中外壁会发生氧化，形成的氧化层具有一定的铁磁性，会对涡流检测信号形成干扰，在现有方法中常常将磁传感器耦合在管外壁，利用磁饱和降低管外壁氧化层对检测信号的影响，通过磁通密度的变化从而测量出腐蚀层的厚度。然而该方法较为复杂，在现场不易操作，而且受到偏置磁场的影响，霍尔传感器的测量值会存在偏差。所以，本发明提出了采用高频、低频两种频率的涡流检测进行奥氏体管内壁腐蚀层厚度测量的方法。
发明内容
本发明主要针对在役耐热奥氏体不锈钢管内壁腐蚀层厚度测量的难题，提供一种有效的测量方法，该方法利用高频、低频两种涡流信号进行奥氏体管检测，通过信号处理、计算得出内壁腐蚀层的厚度。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种奥氏体管内壁腐蚀层厚度的涡流检测方法，其特征在于：
首先利用高频涡流信号对奥氏体管壁进行测量，确定管道外壁氧化层厚度，再绘制出样管外壁氧化层厚度与高频涡流检测信号幅值的线性关系图；
然后以高频测量结果为基础，利用低频涡流对样管进行测量，绘制不同氧化层厚度的情况下，腐蚀层厚度与涡流检测信号幅值的线性关系图；
最后通过低频涡流条件下的测量值与标定曲线(即腐蚀层厚度与低频涡流检测信号幅值的线性关系图)之间的函数关系，解出所测量管壁具体的腐蚀层厚度值。
作为优选的技术方案：
现场测量前对样管进行包括高频和低频两种情况下的标定测量：
高频条件下进行标定测量时，先对原管进行测量标定零点，再对具有已知氧化层厚度的标定样管进行高频涡流检测，结合标定零点绘制出氧化层厚度与高频涡流检测信号幅值的线性关系图，通过对高频涡流条件下的测量值与该图相对应即可得到氧化层厚度值；
低频条件下进行标定测量时，先对原管进行测量标定零点，再对具有已知腐蚀层厚度的标定样管进行低频涡流检测，所述标定样管包含无氧化层与有已知氧化层两种样管，结合标定零点绘制出不同氧化层厚度情况下腐蚀层与涡流检测信号的线性函数关系图，以高频涡流检测得出的氧化层厚度为基础，通过低频涡流条件下的测量值与标定曲线之间的函数关系，最后解出具体的腐蚀层厚度值。
本发明使用一发一收式涡流检测探头，其最佳检测频率需包含1k-100k赫兹。所用涡流检测探头设计有半开式磁盒进行磁屏蔽，提高检测信号的灵敏度。
所述样管是利用待检奥氏体管道同批次原管以及现场替换下的带有氧化层和腐蚀层的奥氏体管制作的。
现场测量前需对检测点进行表面处理，使其光滑平整，同时清除测量点附近存在铁磁性物质。
本发明有益效果如下：
(1)本发明选取常规便携式涡流探伤仪，方便携带可进行现场检测。
(2)利用带有磁盒屏蔽的涡流检测探头，可进一步提高检测灵敏度。
(3)利用待检奥氏体管道同批次原管以及现场替换下带有氧化层和腐蚀层的奥氏体管制作样管，并测量标记样管氧化层与腐蚀层厚度，测量结果更精准。
(4)现场实际测量时，先对选取的测量点进行表面处理，使其光滑平整，减小提离对涡流检测的影响，保证检测结果真实可靠。
(5)利用高、低频进行现场管道测量，将测量信号与标定线图对比计算得出测量结果，该方法简单高效，适用范围更广。
附图说明
图1涡流检测探头结构简图。
图2待检奥氏体管结构示意图。
图3检测示意图。
附图标记：1、涡流检测探头，2、激励线圈，3、激励线圈连接线，4、接收线圈连接线，5、接收线圈，6、磁盒，11、腐蚀层，12、奥氏体基体，13、氧化层。
具体实施方式
实施例
采用的涡流检测探头结构如图1所示，其中激励线圈2与接收线圈5用磁盒6进行了隔离，以消除两线圈互感对检测结果的影响。
待检管道的构造结构如图2所示：耐热奥氏体不锈钢长期处在高温高压的工作环境中，管壁外侧发生氧化生成了氧化层13；管壁内侧会发生腐蚀(碳化)生成腐蚀层11；管壁其它绝大部分仍以奥氏体基体12形式存在。
如图3所示，现场测量时，将管壁外表面进行简单清理使其尽可能平整光滑，然后将涡流检测探头贴合在待测管壁上进行涡流信号测量，具体过程如下：
首先，根据现场待测管道的壁厚范围，利用集肤公式：
Figure BDA0002735427780000041
(其中δ为穿透深度；ω为角频率；μ为磁导率；σ为电导率)选取检测的涡流频率。选取标准为高频时δ略大于氧化层厚度(δ为氧化层厚度的1.2-1.5倍之间)，保证高频涡流检测时磁力线主要集中在管壁外表面氧化层，检测信号不受管道内壁腐蚀层厚度的影响；低频时δ要大于整个管壁厚度，确保低频涡流检测时磁力线能穿透整个管壁到达内壁腐蚀层，该腐蚀层厚度变化能引起涡流检测信号明显的变化。
然后，根据选定的涡流检测频率对现场待检原管进行高、低频涡流检测(如图3所示)，采集标定零点的涡流信号并记录。同时对具有已知氧化层厚度的样管进行高频涡流检测，结合标定零点绘制出氧化层厚度与高频涡流检测信号幅值的线性关系图。并对具有已知腐蚀层厚度的标定样管(包含无氧化层与有已知氧化层两种样管)进行低频涡流检测，结合标定零点绘制出不同氧化层厚度的情况下腐蚀层与低频涡流检测信号的线性函数关系图。
为保证测量结果的准确，需要对绘制的关系图进行精度检验。利用未参与标定测量且已知氧化层与腐蚀层厚度的样管进行高、低频涡流检测。通过测量信号与所绘制的关系图计算得出氧化层与腐蚀层的厚度值，并与氧化层与腐蚀层的实际值进行对比。若误差大于10％，则需重新进行标定测量与关系图的绘制；若误差小于等于10％，则可进行现场的实际检测。
最后，在实际检测时，通过对高频涡流条件下的测量值与绘制的氧化层厚度与涡流检测信号幅值的线性关系图相对应即可计算得到氧化层厚度值；根据高频涡流检测得出的氧化层厚度选取相应的腐蚀层厚度与低频涡流检测信号幅值关系线图，再与低频涡流条件下的测量值相对应，最后得出待检奥氏体管内壁腐蚀层厚度值。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
此外，本文省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

Claims (6)

1.一种奥氏体管内壁腐蚀层厚度的涡流检测方法，其特征在于：
首先利用高频涡流信号对奥氏体管壁进行测量，确定管道外壁氧化层厚度，再绘制出样管外壁氧化层厚度与高频涡流检测信号幅值的线性关系图；
然后以高频测量结果为基础，利用低频涡流对样管进行测量，绘制不同氧化层厚度的情况下，腐蚀层厚度与涡流检测信号幅值的线性关系图；
最后通过低频涡流条件下的测量值与标定曲线之间的函数关系，解出所测量管壁具体的腐蚀层厚度值。
2.按照权利要求1所述奥氏体管内壁腐蚀层厚度的涡流检测方法，其特征在于：现场测量前对样管进行包括高频和低频两种情况下的标定测量：
高频条件下进行标定测量时，先对原管进行测量标定零点，再对具有已知氧化层厚度的标定样管进行高频涡流检测，结合标定零点绘制出氧化层厚度与高频涡流检测信号幅值的线性关系图，通过对高频涡流条件下的测量值与该图相对应即可得到氧化层厚度值；
低频条件下进行标定测量时，先对原管进行测量标定零点，再对具有已知腐蚀层厚度的标定样管进行低频涡流检测，所述标定样管包含无氧化层与有已知氧化层两种样管，结合标定零点绘制出不同氧化层厚度情况下腐蚀层与涡流检测信号的线性函数关系图，以高频涡流检测得出的氧化层厚度为基础，通过低频涡流条件下的测量值与标定曲线之间的函数关系，最后解出具体的腐蚀层厚度值。
3.按照权利要求1或2所述奥氏体管内壁腐蚀层厚度的涡流检测方法，其特征在于：使用一发一收式涡流检测探头，其最佳检测频率需包含1k-100k赫兹。
4.按照权利要求1所述奥氏体管内壁腐蚀层厚度的涡流检测方法，其特征在于：所用涡流检测探头设计有半开式磁盒进行磁屏蔽。
5.按照权利要求1所述奥氏体管内壁腐蚀层厚度的涡流检测方法，其特征在于：所述样管是利用待检奥氏体管道同批次原管以及现场替换下的带有氧化层和腐蚀层的奥氏体管制作的。
6.按照权利要求1所述奥氏体管内壁腐蚀层厚度的涡流检测方法，其特征在于：现场测量前需对检测点进行表面处理，使其光滑平整，同时清除测量点附近存在铁磁性物质。
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3517114A1 (de) * 1985-05-11 1986-11-13 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München Wirbelstromverfahren zur untersuchung der spannungsrisskorrosion in austenitischen bauteilen sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
US20030051771A1 (en) * 2001-06-14 2003-03-20 Sanyo Special Steel Co., Ltd. Process for producing inner race for constant velocity joint having improved workability and strength
CN102033105A (zh) * 2010-11-25 2011-04-27 山东电力研究院 基于超低频涡流的奥氏体锅炉管内壁氧化皮堆积测量方法
CN102943209A (zh) * 2012-11-16 2013-02-27 中国科学院金属研究所 一种与Pb和Pb-Bi具有良好相容性的耐辐射马氏体耐热钢
CN203479751U (zh) * 2013-09-29 2014-03-12 国家电网公司 一种用于检测奥氏体不锈钢管弯头的涡流探头
CN103983177A (zh) * 2014-03-23 2014-08-13 国家电网公司 一种检测受热面管内氧化皮堆积状况的方法
CN105177468A (zh) * 2015-08-24 2015-12-23 合肥工业大学 一种Cu-Ag非晶合金薄膜及其制备方法
CN105572226A (zh) * 2016-01-27 2016-05-11 中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北分公司 一种锅炉管内氧化皮沉积量测量方法
CN107478147A (zh) * 2017-08-01 2017-12-15 湘潭大学 一种奥氏体锅炉管内脱落氧化皮堆积厚度脉冲涡流检测方法及装置
CN210109026U (zh) * 2019-03-08 2020-02-21 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 奥氏体耐热钢磁性转变测量装置
CN111007147A (zh) * 2019-12-27 2020-04-14 西安热工研究院有限公司 一种锅炉奥氏体耐热钢管晶间腐蚀超声检测装置及方法
CN111480072A (zh) * 2017-11-13 2020-07-31 埃克森美孚研究工程公司 使用无损材料检查系统的方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3517114A1 (de) * 1985-05-11 1986-11-13 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München Wirbelstromverfahren zur untersuchung der spannungsrisskorrosion in austenitischen bauteilen sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
US20030051771A1 (en) * 2001-06-14 2003-03-20 Sanyo Special Steel Co., Ltd. Process for producing inner race for constant velocity joint having improved workability and strength
CN102033105A (zh) * 2010-11-25 2011-04-27 山东电力研究院 基于超低频涡流的奥氏体锅炉管内壁氧化皮堆积测量方法
CN102943209A (zh) * 2012-11-16 2013-02-27 中国科学院金属研究所 一种与Pb和Pb-Bi具有良好相容性的耐辐射马氏体耐热钢
CN203479751U (zh) * 2013-09-29 2014-03-12 国家电网公司 一种用于检测奥氏体不锈钢管弯头的涡流探头
CN103983177A (zh) * 2014-03-23 2014-08-13 国家电网公司 一种检测受热面管内氧化皮堆积状况的方法
CN105177468A (zh) * 2015-08-24 2015-12-23 合肥工业大学 一种Cu-Ag非晶合金薄膜及其制备方法
CN105572226A (zh) * 2016-01-27 2016-05-11 中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北分公司 一种锅炉管内氧化皮沉积量测量方法
CN107478147A (zh) * 2017-08-01 2017-12-15 湘潭大学 一种奥氏体锅炉管内脱落氧化皮堆积厚度脉冲涡流检测方法及装置
CN111480072A (zh) * 2017-11-13 2020-07-31 埃克森美孚研究工程公司 使用无损材料检查系统的方法
CN210109026U (zh) * 2019-03-08 2020-02-21 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 奥氏体耐热钢磁性转变测量装置
CN111007147A (zh) * 2019-12-27 2020-04-14 西安热工研究院有限公司 一种锅炉奥氏体耐热钢管晶间腐蚀超声检测装置及方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
C. CAMERINI EL.: "Eddy current techniques for super duplex stainless steel characterization", 《JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS》 *
刘峰 等: "不锈钢管内壁腐蚀层厚度的涡流检测仿真", 《沈阳工业大学学报》 *

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