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火电厂锅炉奥氏体不锈钢弯头在役涡流检测装置研究

来源:至德钢业 日期:2018-04-13 23:24:44 人气:373

摘要:通过对ET-556H多频涡流检测仪进行内部模块增加和传统的多预混合运算法优化改造升级后,有效解决了火电厂锅炉奥氏休不锈钢管弯头在役涡流检侧远距离作业造成的信号衰减、夸头曲率半径不均匀带来的提离信号和马鞍型阵列式探头中点式涡流线圈之间互感引起的噪声信号等问题。同时.设计制作了马鞍型阵列式涡流探头.满足了在役检侧便捷、高效的要求。

    随着技术的发展,火电机组向高参数、大容量发展,大量采用高等级金属材料,如锅炉受热面管子大量采用TP304 HTP347H奥氏体不锈钢管。奥氏体不锈钢管长期运行在高温、高压等恶劣环境中,在折弯处和弯头经常出现横向应力腐蚀裂纹,导致锅炉爆管停机.造成重大经济损失。为此.在火电厂停机检修期间.斋对锅炉过热器、再热器的奥氏体不锈钢管弯头进行检测,及时发现缺陷并进行有效处理,消除设备隐患,保证机组安全运行.

    目前,用于奥氏体不锈钢管表面缺陷检测的方法主要有渗透检测和涡流检测。涡流检测由于具有检测速度快、灵敏度高、成本低等优点,而作为火电厂锅炉奥氏体不锈钢管弯头检侧的首选。本文针对火电厂锅炉奥氏体不锈钢管弯头在役检测环境恶劣、需要远距离作业的特点,研究出一种结构轻巧、能对奥氏体不锈管弯头进行便捷、快速有效在役检测的涡流检测装置。

1实验设备

1.1涡流检侧仪的改造升级

    高性能的涡流检测设备是发现缺陷、分析缺陷的必要保证。火电厂锅炉奥氏体不锈钢管在役检测环境恶劣,涡流检测需远距离作业,检测探头与涡流检测仪之间需较长的电缆线进行连接,将导致仪器输出功率大大降低,探头驱动信号和缺陷检测信号极大的衰减,仪器对缺陷信号的分辨率和灵敏度也大大降低.同时.空间磁场等干扰信号也会成倍增加.另外,不锈钢弯头曲率不均匀会带来的提离噪声,马鞍型阵列式祸流传感器中点式涡流线圈之间互感现象也会引起很大的噪声信号。为解决上述问题,对传统的ET-556H多频涡流检测仪进行了改造升级。

    (1)增加内部模块

    为了提高检测信噪比,在仪器内部增加内置放大模块,根据专制探头进行合理的阻抗变换匹配优化设计,并在仪器内部增加探头功率驱动模块以抵消探头电缆延长线带来的信号衰减,信噪比降低等问题。

    (2)优化多频涡流混合运算

    传统的A-0多频混合演算法的原理是利用缺陷信号和噪声信号在不同激励频率下相位变化不同的特性对信号进行相位、幅度线性变换后,再进行相减运算以达到抵制噪声,提高信号信噪比。

    为减少不锈钢管弯头曲率不均匀会带来的提离信号和马鞍型阵列式涡流传感器中点式涡流线圈之间互感现象引起的干扰信号,使两两互为激励、互为接收的点式涡流线圈相当于独立的单个点式涡流线圈,进一步提高信噪比,对原有传统的多频混合运算法进行改进优化,改为双频混合激励对二维阵列涡流传感器两两进行驱动,并对二维阵列涡流传感器之间产生的互扰进行多频复合演算。

1.2探头设计制作

    1)马鞍型阵列式涡流传感器研制

    为提高检测效率,设计了马鞍型阵列式涡流传感器.传感器可根据被测奥氏体不锈钢管外径大小设计由数个二维阵列点式涡流线圈排列组成,可覆盖被测奥氏体不锈钢管半个圆周面,免除了周向扫描动作,仅需轴向运行一次即可实现不锈钢管弯头半个弧面检测.二维阵列点式涡流线圈依据多频涡流棍合技术和多路涡流技术采集数据,两两互为激励和接收,且不受相互之间变化不定的电感盘的干扰。

    (2)摆角式双叉探头支架

    为使手动操作轴向扫查时吻合状态更理想,对探头装置进行了特别设计。将马鞍型阵列式涡流传感器安装于双叉式探头支架上,这样传感器可随操作者的摆动而自动调整转角,做到周向定位精准,轴向扫查顺杨,如图2.

1.3对比试样

    为评价仪器、探头的检测效果和建立评价奥氏体不锈钢管弯头检测质量符合标准,根据国内各火电厂锅炉受热面奥氏体不锈钢管材质、规格情况,采用6根外径大小分别为38 mm,45 mm,51 mm,54 mm,57 mm,63 mm的备用奥氏体不锈钢管(材质为TP347 HTP304 H )设计制作T6种不同规格的对比试样。每一个对比试样采用电火花加工了8个深度分别为0. 2 mm, 0. 4 mm, 0. 6 mm,0.8 mm, 1.0 mm,1.5 mm, 2.0 mm, 2.5mm的周向槽和2个深度分别为0. 5 mm,1.0 mm的轴向槽人工缺陷(槽宽0. 2 mm、长25 mm),分别用来模拟周向和轴向线性缺陷;并按标准GB/T7735-2004《钢管涡流探伤检验方法》验收等级A,B要求分别加工径向通孔各1个,用来模拟点腐蚀、材料夹杂、成分偏析、热处理或磁性不均匀等缺陷。人工缺陷布置如图3.

2实验分析

2.1噪声干扰实验

    将马鞍型阵列式涡流传感器连接改造前ET-556H多频涡流检测仪,检测规格为必45 mm、材质为TP347H的奥氏体不锈钢管对比试样上各人工缺陷,发现马鞍型阵列式涡流传感器中各点式涡流线圈之间的互感现象引起的噪声信号很大,缺陷信号却大幅衰减.

    将马鞍型阵列式涡流传感器连接对传统的多频混合演算法进行改进优化后的ET-556H多频涡流检测仪,检测同一对比试样上各人工缺陷,发现上述干扰现象基本消除,对比试样上各标准人工涡流信号清晰、明显,信噪比大幅提高。

2.2信号衰弱实验

    将马鞍型阵列式涡流传感器连接电缆线分别延长至30 m60 m后连接改造前EET-556 H多频涡流检测仪,检测规格为51 mm、材质为TP304 H的奥氏体不锈钢管对比试样上各人工缺陷,发现电缆线延长至30 m时,将仪器增益值调到最高值,对比试样上各人工缺陷勉强可分辨,但信号幅值非常小;当电缆线延长至60 m,将仪器增益值调到最高值时,深度镇0. 8 mm的人工缺陷已无法分辨。

    将马鞍型阵列式涡流传感器30 m60 m电缆延长线分别连接经增加内部模块改造后的EET-556 H多频涡流检测仪,检测同一对比试样上各人工缺陷,发现仪器仅需增益40 dB,对比试样上各人工缺陷均可清晰分辨。

3结语

    (1)马鞍型阵列式涡流探头结构轻巧、新颖、操作方便,且能很好地与检测面吻合,可便捷、高效地对火电厂锅炉奥氏体不锈钢管弯头进行在役检测。马鞍型阵列式涡流传感器设计免除了周向扫描动作,仅需轴向运行1次即可实现不锈钢弯头半个弧面检测.双叉式探头支架设计可使涡流传感器随操作者的摆动而白动调整转角,周向定位精准,轴向扫查顺畅。

    (2) ET-556H多频涡流检测仪增加内部模块后,确保二维阵列点式涡流线圈的总阻抗与多频涡流检测仪输出阻抗匹配,从而使仪器输出功率最大,有效解决了由于探头电缆线延长带来的信号衰减、信噪比降低等问题,更适合远距离、高空作业。

    (3)优化多频涡流棍合运算后,明显抵制弯头曲率不均匀带来的提离噪声,提高信号信噪比;同时有效剔除了二维阵列点式涡流线圈相互之间互感引起的噪声信号于扰,使两两互为激励、互为接收的点式涡流线圈相当于独立的单个点式涡流线圈。

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