CN204028041U - 一种奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置，包括顺次电连接的探头、电磁检测器和数据处理器；其中，探头包括壳体、永磁体、感应线圈、安装部和两扫描部，感应线圈缠绕在永磁体上并随永磁体一起安装在壳体内，安装部内嵌在壳体上，两扫描部的一端分别与安装部的同一端活动连接，探头工作时，通过调节两扫描部之间的夹角以检测不同规格的管道。与现有技术相比，该检测装置结构紧凑，检测速度快，检测结果准确可靠，探头通过扫描部扫查被测管道，不与被测管道直接接触，可避免探头在长期检测中磨损，提高了探头的使用寿命，降低了使用成本，且两扫描部之间夹角可调，使用灵活，适用多种规格的管道；因此，其应用前景十分广阔。

Description

一种奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种检测装置，具体说，是涉及一种奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置，属于无损检测技术领域。 

背景技术

无损检测技术即非破坏性检测技术，就是在不破坏待测物质原来的状态、化学性质等前提下，为获取与待测物的品质有关的内容、性质或成分等物理、化学情报所采用的检测方法。无损检测技术是在物理学、材料科学、断裂力学、机械工程、电子学、数据处理器技术、信息技术以及人工智能等学科的基础上发展起来的一门应用工程技术，随着现代工业和科学技术的发展，无损检测技术正日益受到各个工业领域和科学研究部门的重视，不仅在产品质量控制中其不可替代的作用已为众多科技人员和企业界所认同，而且对运行中设备的在役检查也发挥着重要作用。 

无损检测是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷大小，位置，性质和数量等信息，通常具备以下特点：第一是具有非破坏性，它在做检测时不会损害被检测对象的使用性能；第二具有全面性，由于检测是非破坏性，因此允许对被检测对象进行100％的全面检测，这是破坏性检测办不到的；第三具有全程性，破坏性检测一般只适用于对原材料进行检测，如机械工程中普遍采用的拉伸、压缩、弯曲等，破坏性检验都是针对制造用原材料进行的，对于产成品和在用品，除非不准备让其继续服役，否则是不能进行破坏性检测的，而无损检测因不损坏被检测对象的使用性能，因此，它不仅可对制造用原材料，各中间工艺环节、直至最终产成品进行全程检测，也可对服役中的设备进行检测。 

火电厂超超临界机组和超临界机组指的是锅炉内工质的压力。锅炉内的工质都是水，水的临界参数是：22.064MPa、373.99℃；在这个压力和温度时，水和蒸汽的密度是相同的，就叫水的临界点，炉内工质压力低于这个压力就叫亚临界锅炉，大于这个压力就是超临界锅炉，炉内蒸汽温度不低于593℃或蒸汽压力不低于31MPa被称为超超临界。超(超)临界火电机组具有显著的节能和改善环境的效果，超超临界机组与超临界机组相比，热效率要 提高12％，一年就可节约6000吨优质煤。未来火电建设将主要是发展高效率高参数的超临界(SC)和超超临界(USC)火电机组，它们在发达国家已得到广泛的研究和应用。目前随着越来越多的超(超)临界火电机组的投产，在锅炉高温受热面中广泛地使用具有高耐热、高强度奥氏体不锈钢管，如TP347H、SUP304、HR3C等材料，但由于不锈钢的线膨胀系数较普通的合金钢大，其运行中内壁产生的氧化层的线膨胀系数小，因此在锅炉长期运行中不锈钢自身氧化生成的内壁氧化皮在锅炉停炉过程中会发生脱落，脱落的氧化物在重力作用下常堆积在高温过热器或高温再热器管子的下弯头部位形成堵塞，堵塞严重时，极有可能在开机后短时间(一般一周)内发生超温爆管，目前国内外火电厂已经发生了多起因氧化物脱落堆积造成的爆管事故，严重影响火电企业的安全稳定运行，影响居民或企业正常用电，也给火电企业自身造成巨大经济损失。 

为了解决上述问题，国内外很多企业已着手研究将无损检测技术运用到奥氏体不锈钢管的检测中，从而有效避免再次发生锅炉管道堵塞甚至爆管现象。如中国实用新型专利200920301739.0公开的一种不锈钢管氧化皮厚度的电磁检测器，该检测装置是从非磁性的不锈钢管外壁通过励磁线圈或永磁铁施加一个能够调节的磁场，使管内的铁磁性氧化皮磁化产生的杂散磁信号，能够被安装在磁铁与管壁之间的磁敏二极管或霍尔元件这类磁敏元件检测到，通过将该检测装置沿圆周360度方向转动，磁敏元件可将被检测管道在横截面不同弧度上的氧化皮产生的杂散磁信号转化成电信号，再通过数据处理器的强大数据处理能力将电信号转换成模拟管道内部氧化皮堆积的空间位置的立体图像，该种检测装置可以准确地、立体地模拟不锈钢管内部氧化皮的立体图像。但由于该检测装置通常采用的检测元件为磁敏二极管或霍尔元件，这两种磁敏元件均需要外加电源提供元器件工作电压，且这两种元件均易受到环境温度的影响从而存在温度飘移，需要提供外加补偿电路，因此使传感器的电路部分变得复杂化，加大了传感器的制作难度；而且这种磁敏元件受磁体与元件距离影响非常大，由于磁敏元件封装在磁极与管壁之间，长期检测中探头前沿需反复磨擦不锈钢管壁，元件前封装的表层易磨损减薄，不仅影响了检测效果，还降低了使用寿命，增加了使用成本；此外，该检测装置通过一长度调节机构来适应不同规格管道的检测，适用面较广，但是该种长度调节机构操作较复杂，费时费力，不利于推广应用。 

又如另一中国实用新型专利201020166974.4公开的一种奥氏体管内氧化物检测探头，包括磁轭支架、永磁体及线圈，在检测时通过在永磁体上缠绕线圈，并将U形磁轭支架对不锈钢管外壁进行扫描滑动，在管内无氧化皮时，缠绕线圈的包围范围内磁通量是恒定的，当存在氧化皮时氧化皮被磁化从而产生杂散磁场，使得缠绕线圈包围范围内的磁通量发生 变化，因而在缠绕线圈内产生自感电动势，通过外加的电磁检测器将感应电信号经过模拟积分后在显示器上显示检测数据。该种检测探头可检测管内氧化皮的有无，但却无法准确地反映管内氧化皮堆积的空间形貌；且该检测探头体积较大，不利于狭小空间作业，磁轭造型复杂，制造困难，且制造成本较高；此外，该检测探头的形状尺寸固定，不可调节，不适用于规格管径不同的管道的检测，适用面较小。 

因此，一种原理简单、结构紧凑且探头尺寸可调的奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置亟待推出。 

实用新型内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置，该检测装置结构紧凑，原理简单，操作灵活，检测结果准确可靠，且探头尺寸可调，适用面极广。 

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下： 

一种奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置，包括顺次电连接的探头、电磁检测器和数据处理器；其中，探头包括壳体、永磁体、感应线圈、安装部和两扫描部，感应线圈缠绕在永磁体上并随永磁体一起安装在壳体内，安装部内嵌在壳体上，两扫描部的一端分别与安装部的同一端活动连接，探头工作时，通过调节两扫描部之间的夹角以检测不同规格的管道。 

优选地，探头的扫描部用于直接与被测管道接触，并沿被测管道扫查，可避免探头壳体在长期检测中出现磨损，提高探头的使用寿命，降低使用成本。 

更优选地，为保证探头的扫描部与壳体连接稳定，安装部内嵌于壳体并与壳体螺接。 

优选地，两扫描部与安装部呈T字形或Y字形排列，扫描部与被测管道的接触面为凹圆弧面。 

更优选地，两扫描部之间通过螺栓螺母连接，探头使用之前先将螺母拧松，根据被测管道的管径调节两扫描部间的夹角，再拧紧螺母实现紧固。 

优选地，扫描部的材料采用导磁率高的磁钢。 

优选地，探头的感应线圈与电磁检测器及数据处理器顺次电连接。 

优选地，为了节省空间，便于安装，永磁体为圆柱状。 

更优选地，永磁体采用钕铁硼磁铁。 

优选地，感应线圈采用漆包线。 

优选地，为了减少探头的总重量，以减轻操作者的负担，壳体材料采用硬质塑料。 

更优选地，壳体为长方体壳体或圆柱状壳体。 

更优选地，壳体为圆柱状壳体。 

进一步优选地，壳体内设有一圆柱状中空腔体，缠绕有感应线圈的永磁体安装在腔体内。 

更进一步优选地，为了提高永磁体在壳体中的安装稳定性，永磁体与壳体之间设置有一层无磁性的胶水。 

优选地，为了使该检测装置更好持握，方便人工手动操作，壳体外表面上设有便于持握的弧形凹槽。 

与现有技术相比，本实用新型提供一种奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置，该检测装置结构紧凑，原理简单，加工制造方便，具备良好的经济性，且检测灵敏度高、速度快，可在数据处理器上立体地模拟管内氧化皮堆积的情况，从而准确地反映管内氧化皮的堆积形貌，形象而直观，检测结果准确可靠，此外，探头通过扫描部扫查被测管道，使探头壳体与被测管道之间不直接接触，可避免探头壳体在长期检测中磨损，提高了探头的使用寿命，降低了使用成本，且两扫描部之间夹角可调，使用灵活，适用多种规格的管道，检测时操作方便快捷，省时省力；因此，具备良好的应用前景与推广价值。 

附图说明

图1为本实用新型提供的奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置的优选实施方式连接示意图； 

图2为本实用新型提供的奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置的优选实施方式中探头的结构示意图； 

图3为本实用新型提供的奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置的优选实施方式中扫描部的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合实施方式及附图对本实用新型作进一步详细、完整地说明。 

图1至图3，为本实用新型提供的一种奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置的优选实施方式示意图。如图1至图3所示，该奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置包括顺次电连接的探头1、电磁检测器2和数据处理器3，其中，探头1包括圆柱状壳体101、 圆柱状钕铁硼磁铁102、感应线圈103、安装部104和两扫描部105。 

壳体101内设有一圆柱状空心腔体1011，感应线圈103缠绕在钕铁硼磁铁102上并随钕铁硼磁铁102一起安装在壳体101的腔体1011内，感应线圈103与电磁检测器2及数据处理器3之间顺次电连接。两扫描部105的一端分别与安装部104的同一端活动连接，用于直接与被测管道4接触，并沿被测管道4扫查，为了匹配管道外壁的形状，实现紧密贴合，扫描部105与被测管道4的接触面为凹圆弧面；具体地，两扫描部105之间通过螺栓1051连接并可绕螺栓1051转动，在调节好两扫描部105间的夹角之后可通过一匹配螺母1052实现紧固；在使用探头1时，可通过调节两扫描部105之间的夹角以检测不同管径的管道。此外，两扫描部105的连接处固定在安装部104上，并呈Y字形排列，即扫描部105通过安装部104设置在壳体101的一端，为了保证扫描部105与壳体101的连接稳定性，安装部104内嵌在壳体101上并与之螺接。 

值得一提的是，为了提高钕铁硼磁铁102在壳体101中的安装稳定性，钕铁硼磁铁102与壳体101之间设置有一层无磁性的胶水(图中未显示)；为了使该检测装置更好持握，方便人工手动操作，壳体101的外表面上还设有便于持握的弧形凹槽1012，操作者在检测时可手持探头1对被测管道4进行扫查。 

该奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置的具体操作过程为：操作者手持探头1，对应于被测管道4的管径将两扫描部105调整至一合适角度并实施紧固，再将其紧贴被测管道4的外壁进行扫查，扫查过程中钕铁硼磁铁102使管内氧化皮磁化产生杂散磁场，因此使得缠绕在钕铁硼磁铁102上的感应线圈103包围范围内的磁通量发生改变，根据法拉利定律，磁通量的变化将使感应线圈103内产生感应电动势，这样感应线圈103的输出端可以得到与探头1接触区附近的氧化皮电信号，再利用探头围绕被测管道4的轴线旋转一周，从而得到随氧化皮堆积程度不同所产生的沿圆周切面分布的不同电信号，再把感应线圈103输出的电信号进行数字积分处理变成数字信号，并传输至数据处理器3上位机软件形成一个模拟不锈钢管内部氧化皮堆积的圆截画面，然后移动探头1沿不锈钢管轴线方向前进一段距离，再将探头1围绕管轴中心线旋转360度，同样把感应线圈103两端形成的模拟电信号经过数字积分和数据处理器图像成象处理，即得到一段管内氧化皮的空间信号，最后输入数据处理器系统通过软件合成即可形成一个模拟管内氧化皮堆积形貌的立体图形，形象而直观。 

最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本实用新型的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据本实用新型的 上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本实用新型的保护范围。 

Claims (9)

1.一种奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置，其特征在于：包括顺次电连接的探头、电磁检测器和数据处理器；探头包括壳体、永磁体、感应线圈、安装部和两扫描部，感应线圈缠绕在永磁体上并随永磁体一起安装在壳体内，安装部内嵌在壳体上，两扫描部的一端分别与安装部的同一端活动连接。

2.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置，其特征在于：安装部内嵌于壳体并与壳体螺接。

3.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置，其特征在于：两扫描部之间通过螺栓螺母连接。

4.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置，其特征在于：两扫描部与安装部呈T字形或Y字形排列，扫描部与被测管道的接触面为凹圆弧面。

5.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置，其特征在于：扫描部的材料为磁钢。

6.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置，其特征在于：探头的感应线圈与电磁检测器及数据处理器顺次电连接。

7.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置，其特征在于：永磁体采用钕铁硼磁铁。

8.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置，其特征在于：壳体为长方体壳体或圆柱状壳体。

9.根据权利要求1-8任一所述的奥氏体不锈钢管内壁氧化皮无损检测装置，其特征在于：壳体外表面上设有便于持握的弧形凹槽。