CN208833712U - 低温再热器管内壁腐蚀坑超声检测曲面斜探头 - Google Patents
低温再热器管内壁腐蚀坑超声检测曲面斜探头 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开一种低温再热器管内壁腐蚀坑超声检测曲面斜探头，该探头包括整体为方形结构的透声楔，透声楔上部的一角裁掉，其上固定设置有金属外壳，金属外壳端部为电气插口于连接电缆线，金属外壳内空腔底部设置有与透声楔接触的保护膜，保护膜上设置有晶片，晶片的入射角度α为34°，晶片上连接有电极引线，电极引线连接有匹配电感，电极引线伸出电气插口，金属外壳内空腔剩余空间内设置吸收块；透声楔离金属外壳的底部一端为曲面，曲面的形状尺寸与待测低温再热器管一致；曲面的顶点位于晶片的入射声束中心线上；利用本实用新型曲面斜探头进行超声检测能够发现深度为管壁厚度5％的内壁腐蚀坑。
Description
技术领域
本实用新型涉及锅炉低温再热器管内壁腐蚀坑超声检测技术领域，具体涉及一种低温再热器管内壁腐蚀坑超声检测曲面斜探头。
背景技术
近年来，随着我国火力发电厂锅炉运行时间的延长，锅炉低温再热器管(规格Φ57×4mm)内壁相继出现许多腐蚀坑。目前，国内外内壁腐蚀坑缺陷的无损检测技术主要有低频电磁检测技术和超声检测技术。
低频电磁检测技术使用离散的激励和接收传感器，在较低的频率(≤10Hz)下激发产生一个交变电磁场，并穿透被测材料，根据缺陷产生机理研究出相应信息处理技术和显示手段，从而得出缺陷信息。影响低频电磁检测数据准确性的因素在实际操作过程中主要表现为两种：其一是杂波污染，其二是检测探头的检测速度。锅炉检测通常是借锅炉检修机会进行，这样不可避免的检测工作和其他检修工作同时进行，低频电磁检测需要一个安静的环境但是检修现场因为检修需要，必然存在着磨光机等电动机械作业，也可能有电焊机在作业，磨光机工作时刺耳的“鸣叫”声和电焊机工作起弧和焊接过程中的产生的高强电磁波均对低频电磁检测过程产生不可避免的影响。现场环境干扰太多，众多干扰信号和低频电磁信号叠加造成实测信号失真。低频电磁检测速度是对检测质量又一个大的影响因素，低频电磁检测探头的检测速度要求最好保持均匀检测。在实际检测环境里，检测环境恶劣，管子密布，腐蚀坑多在低温再热器管子下部出现，检测空间受限；检测管子多、检测面积大，检测过程中在现有条件下需手工操作；低频电子检测的精度低，对细小的腐蚀坑无法进行准确检测，能检测出的最小缺陷为深度为管壁厚30％的腐蚀坑。
鉴于低频电磁检测技术存在以上局限性，选择超声检测技术具有检测灵敏度更高、定量和定位更准确可靠的优势。现阶段，国内尚无低温再热器管内壁腐蚀坑超声检测曲面斜探头及检测方法，传统平面超声探头检测小径管难度较大，特别是在检测锅炉低温再热器管内壁腐蚀坑的灵敏度方面相对不足，因此研究开发锅低温再热器管内壁腐蚀坑超声检测曲面斜探头及检测方法，有着重要的实用价值和推广意义。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种低温再热器管内壁腐蚀坑超声检测曲面斜探头及检测方法，应用此斜探头对超声波检测仪进行调整和校验后进行超声检测，锅炉低温再热器管内壁腐蚀坑的缺陷检出率高，对腐蚀坑的缺陷定位和定量准确，检验结果真实、可靠。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种低温再热器管内壁腐蚀坑超声检测曲面斜探头，包括整体为方形结构的透声楔8，透声楔8上部的一角裁掉，其上固定设置有金属外壳6，金属外壳6端部为电气插口7用于连接电缆线，金属外壳6内空腔底部设置有与透声楔8接触的保护膜3，保护膜3上设置有晶片4，晶片4的入射角度α为34°，即晶片4与水平线夹角为34°，晶片4上连接有电极引线5，电极引线5上连接有匹配电感1，电极引线5伸出电气插口7，金属外壳6内空腔剩余空间内设置吸收块2；透声楔8远离金属外壳6的底部一端为曲面，曲面的形状尺寸与待测低温再热器管一致；曲面的顶点位于晶片4的入射声束中心线上。
所述晶片4的尺寸为6×6mm，频率为5MHz。
所述透声楔8的材料为有机玻璃，所述透声楔8底部曲面的曲率半径r＝28.5mm。
所述晶片4发射的超声波声场全部在曲面上，曲面的顶点偏移最小水平距离δ、最小深度d的分别为0.17mm、0.25mm。
利用该曲面斜探头进行超声检测能够发现深度为管壁厚度5％的内壁腐蚀坑。
和现有技术相比较，本实用新型和实用新型具备如下优点：
1、应用本实用新型可以实现探头与管子面接触，增加检测的稳定性。
2、应用本实用新型可以使得晶片发射声束的能量最强部分转变为横波进入被检低温再热器管。
3、应用本实用新型可以将晶片发射的超声波声场尽可能多的进入被检低温再热器管。
4、应用本实用新型能够提高检测灵敏度，能够发现深度为管壁厚度5％的内壁腐蚀坑(深度0.2mm)。
附图说明
图1为一种低温再热器管内壁腐蚀坑超声检测曲面斜探头的示意图。
图2为一种低温再热器管内壁腐蚀坑超声检测曲面斜探头的腐蚀坑检测系统示意图。
图3为利用一种低温再热器管内壁腐蚀坑超声检测曲面斜探头制作的距离-波幅曲线示意图。
图4为利用一种低温再热器管内壁腐蚀坑超声检测曲面斜探头在超声波检测仪上制作的实际距离-波幅曲线。
图5为斜探头3次反射波检测到的低温再热器管内壁腐蚀坑波形图。
图6为斜探头5次反射波检测到的低温再热器管内壁腐蚀坑波形图。
图7为斜探头7次反射波检测到的低温再热器管内壁腐蚀坑波形图。
图8为斜探头1/4周长处检测到的低温再热器管内壁腐蚀坑波形图。
具体实施方式
以下结合附图及应用曲面斜探头对锅炉低温再热器管内壁腐蚀坑超声检测的具体实施例，对本实用新型和实用新型作进一步的详细描述。
如图1所示，本实用新型一种低温再热器管内壁腐蚀坑超声检测曲面斜探头，包括整体为方形结构的透声楔8，透声楔8上部的一角裁掉，其上固定设置有金属外壳6，金属外壳6端部为电气插口7用于连接电缆线，金属外壳6内空腔底部设置有与透声楔8接触的保护膜3，保护膜3上设置有晶片4，晶片4的入射角度α为34°，即晶片4与水平线夹角为34°，晶片4上连接有电极引线5，电极引线5上连接有匹配电感1，电极引线5伸出电气插口7，金属外壳6内空腔剩余空间内设置吸收块2；透声楔8远离金属外壳6的底部一端为曲面，曲面的形状尺寸与待测低温再热器管一致；曲面的顶点位于晶片4的入射声束中心线上。
作为本实用新型的优选实施方式，所述晶片4的尺寸为6×6mm，频率为5MHz。
作为本实用新型的优选实施方式，所述透声楔8的材料为有机玻璃，所述透声楔8底部曲面的曲率半径r＝28.5mm。
所述晶片4发射的超声波声场全部在曲面上，晶片4尺寸为长×宽为a×a，入射角为α，曲面AB的曲率半径为r，曲面的顶点偏移最小水平距离δ、最小深度d的计算公式分别为：
d＝δ·cotα (2)
作为本实用新型的优选实施方式，当晶片4尺寸为6×6mm，入射角度α为34°，低温再热器管外径为57mm时，曲面AB顶点偏移最小水平距离δ、最小深度d分别为0.17mm、0.25mm。
斜探头的曲面AB顶点偏移最小水平距离δ、最小深度d分别为0.17mm、0.25mm时，斜探头超声检验才具有良好的稳定性和足够的灵敏度。
本实用新型低温再热器管内壁腐蚀坑超声检测曲面斜探头的检测方法，首先，如图2所示，利用电缆线把超声波检测仪和曲面斜探头连接起来组成的内壁腐蚀坑检测系统对检测灵敏度进行调整和校验，将曲面斜探头沿周向置于对比试块上深度为0.2mm的内壁半球孔相应的外壁斜上方位置，在超声波检测仪上寻找3、5、7次反射波和1/4周长处该半球孔的最高反射波，将这4个位置的最大反射波幅值高点连成一平滑曲线，即为距离-波幅曲线，见图3。在超声波检测仪上制作的实际距离-波幅曲线见图4。其次，将曲面斜探头放置在被检低温再热器管上，使探头透声楔曲面与被检低温再热器管耦合良好，将曲面斜探头沿低温再热器管表面周向顺时针和逆时针方向各扫查1次，确保超声波声束能扫查到被检低温再热器管的所有内壁区域，手动检测的扫查速度不宜超过150mm/s。当曲面斜探头检测到的缺陷反射波在超声波检测仪上显示的波幅达到距离-波幅曲线的上部即曲线中的Ⅱ区时作为内壁腐蚀坑处理。
利用曲面斜探头对被检低温再热器管(规格Φ57×4mm)的内壁腐蚀坑进行超声检测，斜探头周向沿低温再热器管扫查，斜探头曲面透声楔的曲率与低温再热器管一致，3、5、7次反射波和1/4周长处检测到的腐蚀坑在超声波检测仪上显示的波形图分别如图5～图8所示，腐蚀坑的缺陷反射波波幅刚好达到距离-波幅曲线中的Ⅱ区，表明检测的锅炉低温再热器管内壁腐蚀坑深度为0.2mm(深度为管壁厚度5％)。
Claims (4)
1.一种低温再热器管内壁腐蚀坑超声检测曲面斜探头，其特征在于：包括整体为方形结构的透声楔(8)，透声楔(8)上部的一角裁掉，其上固定设置有金属外壳(6)，金属外壳(6)端部为电气插口(7)用于连接电缆线，金属外壳(6)内空腔底部设置有与透声楔(8)接触的保护膜(3)，保护膜(3)上设置有晶片(4)，晶片(4)的入射角度α为34°，即晶片(4)与水平线夹角为34°，晶片(4)上连接有电极引线(5)，电极引线(5)上连接有匹配电感(1)，电极引线(5)伸出电气插口(7)，金属外壳(6)内空腔剩余空间内设置吸收块(2)；透声楔(8)远离金属外壳(6)的底部一端为曲面，曲面的形状尺寸与待测低温再热器管一致；曲面的顶点位于晶片(4)的入射声束中心线上。
2.根据权利要求1所述的一种低温再热器管内壁腐蚀坑超声检测曲面斜探头，其特征在于：所述晶片(4)的尺寸为6×6mm，频率为5MHz。
3.根据权利要求1所述的一种低温再热器管内壁腐蚀坑超声检测曲面斜探头，其特征在于：所述透声楔(8)的材料为有机玻璃，所述透声楔(8)底部曲面的曲率半径r＝28.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种低温再热器管内壁腐蚀坑超声检测曲面斜探头，其特征在于：所述晶片(4)发射的超声波声场全部在曲面上，曲面的顶点偏移最小水平距离δ、最小深度d分别为0.17mm、0.25mm。
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| CN109239190A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-01-18 | 西安热工研究院有限公司 | 低温再热器管内壁腐蚀坑超声检测曲面斜探头及检测方法 |
| CN113406213A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-09-17 | 西安热工研究院有限公司 | 一种用于小径管周向超声检测的曲面透声楔设计方法 |
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| WO2023274089A1 (zh) * | 2021-06-29 | 2023-01-05 | 西安热工研究院有限公司 | 一种用于小径管周向超声检测的曲面透声楔设计方法 |
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