一种适用于奥氏体不锈钢管氧化物堆积物的柔性检测装置
文献发布时间:2023-06-19 11:49:09
技术领域
本发明属于无损检测领域,涉及一种适用于奥氏体不锈钢管氧化物堆积物的柔性检测装置。
背景技术
奥氏体不锈钢由于其良好的延展性、焊接性、组织稳定性、抗高温、抗蒸汽腐蚀性和较高的热强性,近些年在国内外(超)临界火电机组的锅炉高温受热面部件中得到了广泛的使用。目前国内锅炉普遍应用的奥氏体不锈钢材料牌号主要有TP304H、TP347H、TP347HFG、SUPER304H、HR3C等。由于奥氏体不锈钢高温受热面管内壁在长期高温蒸汽作用下,易发生高温氧化,氧化产物含有大量的Fe3O4和少量的Fe2O3。这些氧化产物的膨胀系数和奥氏体基体金属相比差别较大,温度变化时二者的热胀冷缩变形不一致就会在其间产生较大的应力,当应力值超过内壁附着的氧化皮的抗拉/抗压强度及其与金属基体的结合强度时就会引起氧化皮破裂并从金属表面剥落,部分氧化皮在受热面下弯头及下弯头附近沉积下来。运行工况的剧烈突变,氧化物很容易从金属本体剥离。尤其是温度反复或剧烈地变化时,如锅炉启停过程、停炉时强制通风快速冷却,都会加速氧化物的剥落。锅炉正常运行中的蒸汽流通常无法带走尺寸较大的氧化物,导致氧化皮堆积在弯头下方,造成堵塞,甚至超温爆管。
目前,传统的检测氧化物脱落堆积检测的装置基本采用射线法和磁性检测法。射线方法装置缺点是设备费用昂贵,耗时间、检测灵敏度低,对于数量较少的沉积氧化物难以从图像上辨认确定,且由于射线放射源具有危害性,工作过程有一定的危险性。因此磁性检测法由于其具有可交叉作业、快速获得检测结果等优点,目前使用较为广泛。磁性检测法作业时,需要根据不同的待测钢管管径配备不同尺寸的探头,每台锅炉的奥氏体不锈钢钢管管径从Φ38mm到Φ60mm不等,这就要求检测人员根据不同的管径随时更换探头以匹配管径;另外,锅炉受热面的布置紧密,钢管间的最小间隔不足50mm,相关标准要求,磁性检测探头应轻巧、牢固、便于使用,且探头工作面与钢管外表面接触良好,传统的探头由于具有一定的厚度,无法放置与紧密布置的钢管间完成检测。上述现有设备的不完善之处,使得采用磁性检测法进行奥氏体不锈钢氧化物堆积检测时效率及检测比例低下,无法满足实际要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供了一种适用于奥氏体不锈钢管氧化物堆积物的柔性检测装置,该装置能够解决当前使用磁性检测法测量奥氏体不锈钢管内氧化物堆积情况时,由于管径变化造成的频繁更换探头以及传统探头无法适用于紧密排布的奥氏体不锈钢造成的效率低下问题。
为达到上述目的,本发明所述的奥氏体不锈钢管内氧化物堆积物磁性柔性检测装置包括第一磁极、第二磁极、霍尔元件、探头组件及柔性探头保护罩;
探头组件位于柔性探头保护罩内,探头组件包括弧形构件以及设置于弧形构件上的第一磁极、第二磁极及霍尔元件。
所述柔性探头保护罩的开口位置处设置有保护罩锁扣,所述弧形构件的两端通过弹性连接件相连接。
所述弧形构件包括第一连接杆、第二连接杆、第一连接件及第二连接件,其中,第一连接件与第二连接件均包括若干连接链节,其中,相邻连接链节之间通过轴销相连接,第一磁极、第二磁极及霍尔元件均设置于第一连接件与第二连接件之间,第一连接件的一端与第一连接杆的一端轴连接,第二连接件的一端与第一连接杆的另一端轴连接,弹性连接件的一端与第一连接杆的中部轴连接,第一连接件的另一端与第二连接杆的一端轴连接,第二连接件的另一端与第二连接件的另一端轴连接,弹性连接件的另一端与第二连接杆的中部轴连接。
第一连接杆及第二连接杆均为门形结构。
第一磁极与第二磁极均为永磁体。
第一磁极的N极朝内,第二磁极的S极朝内。
第一磁极与第二磁极相对分布。
在检测时,第一磁极及第二磁极分别位于待测钢管的正上方及正下方。
在检测时,霍尔元件位于待测钢管的中性面轴线上。
本发明具有以下有益效果:
本发明所述的适用于奥氏体不锈钢管氧化物堆积物的柔性检测装置在具体操作时,探头组件位于柔性探头保护罩内,所述柔性探头保护罩开口位置处设置有保护罩锁扣,所述弧形构件的两端通过弹性连接件相连接,以适应不同尺寸的管道,解决当前使用磁性检测法测量奥氏体不锈钢管内氧化物堆积情况时,由于管径变化造成的频繁更换探头以及传统探头无法适用于紧密排布的奥氏体不锈钢造成的效率低下问题,结构简单,操作方便,实用性极强。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为本发明在钢管上实际检测时的示意图。
其中,1为柔性探头保护罩、2为保护罩锁扣、3为弹性连接件、4为第一磁极、5为轴销、6为连接链节、7为霍尔元件、8为第二磁极。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明一部分的实施例,不是全部的实施例,而并非要限制本发明公开的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的,其中为了清楚表达的目的,放大了某些细节,并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的,实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差,并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
奥氏体不锈钢属于弱磁性材料,氧化皮剥落物中的主要成分为四氧化三铁,其中,四氧化三铁具有铁磁性,采用磁性检测设备可检测出奥氏体不锈钢锅炉管内壁的氧化皮剥落物,并对其堆积程度进行检测,锅炉管内部铁磁性氧化物堆积量越多,则输出信号越强,通过检测不同部位信号强弱的变化,确定锅炉管内部氧化皮剥落物的空间分布情况。
参考图1,本发明所述的奥氏体不锈钢管内氧化物堆积物磁性柔性检测装置包括第一磁极4、第二磁极8、霍尔元件7、探头组件及柔性探头保护罩1
探头组件位于柔性探头保护罩1内,探头组件包括弧形构件以及设置于弧形构件上的第一磁极4、第二磁极8及霍尔元件7,其中,第一磁极4与第二磁极8相对分布。
所述柔性探头保护罩1开口位置处设置有保护罩锁扣2,所述弧形构件的两端通过弹性连接件3相连接。
所述弧形构件包括第一连接杆、第二连接杆、第一连接件及第二连接件,其中,第一连接件与第二连接件均包括若干连接链节6,其中,相邻连接链节6之间通过轴销5相连接,第一磁极4、第二磁极8及霍尔元件7均设置于第一连接件与第二连接件之间,第一连接件的一端与第一连接杆的一端轴连接,第二连接件的一端与第一连接杆的另一端轴连接,弹性连接件3的一端与第一连接杆的中部轴连接,第一连接件的另一端与第二连接杆的一端轴连接,第二连接件的另一端与第二连接件的另一端轴连接,弹性连接件3的另一端与第二连接杆的中部轴连接,其中,第一连接杆及第二连接杆均为门形结构。
通过柔性探头保护罩1避免探头组件在工作中受碰撞及灰尘的影响;弹性连接件3用于提供探头组件的弹性裕度;第一磁极4与第二磁极8均为永磁体,且对称分布,其中,第一磁极4的N极朝内,第二磁极8的S极朝内,以提供用于磁化待测钢管一定空间范围的磁场强度;霍尔元件7用来检测管道内氧化物被磁化后所建立的杂散磁场沿着管壁周向上的磁场分量。
本发明的具体使用过程为:
1)根据图纸信息及实际测量数据获取待测钢管的管径;
2)调节连接链节6的数量,使得检测装置展开状态下的长度略大于待测钢管的管径;
3)使用弹性连接件3及保护罩锁扣2将展开状态下的本发明套在待测钢管的外壁上,保证本发明与待测钢管的外壁紧贴,如图2所示;
4)调整检测装置的圆周方向,保证第一磁极4及第二磁极8分别位于待测钢管的正上方及正下方,霍尔元件7位于待测钢管的中性面轴线上;
5)在保证检测装置与待测钢管外壁紧贴的前提下,沿管子轴线方向缓慢移动本发明,记录霍尔元件7检测信号中的最大值。
其中,必要时进行复测,复测是为了保证第一磁极4及第二磁极8分半位于待测钢管的两侧中性面轴线上,霍尔元件7位于待测钢管正下方。
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