[發明專利]一種奧氏體不銹鋼內壁氧化皮厚度測量方法

有效

• 申請號: 201210027015.8
• 申請日: 2012-02-08
• 公開（公告）號: CN102538656A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 劉玉民;劉雪峰;何曉東;賈建民;盛國柱
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: G01B7/06
• 分類號: G01B7/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于無損檢測診斷技術領域，具體涉及一種奧氏體不銹鋼內壁氧化皮厚度測量方法。

背景技術

火力發電站機組在長期高溫環境中運行，鍋爐受熱面過熱器和再熱器管內壁由于水蒸汽等作用產生氧化腐蝕，生成氧化皮。氧化皮的形成降低了過熱器和再熱器管子的導熱性，影響管子傳熱效率，同時降低管子的有效壁厚。在管子蒸汽出口溫度不變的情況下，氧化皮的存在會引起管子長期過熱，導致氧化加劇、金屬蠕變速率升高、組織老化和性能劣化等一系列不利后果，促使過熱器管、再熱器管提前失效。另一方面，由于奧氏體不銹鋼氧化皮的線膨脹系數與基體差別較大，在停爐與啟爐過程中，溫度的變化所誘發的熱應力可能導致氧化皮局部剝落，剝落的氧化皮在重力作用下堆積在管子下彎頭部位，造成堵塞，降低鍋爐管中的蒸汽流量，堵塞嚴重時，還可能導致鍋爐管爆裂。

為防治奧氏體不銹鋼管因氧化皮剝落堆積阻塞而導致的爆管事故，國內外目前常用的無損檢測方法有以下幾種：

1、超聲檢測診斷技術

超聲波在厚度檢測方面非常有效，但超聲波測量奧氏體不銹鋼鍋爐管內壁的厚度分辨力只能達到0.1mm，而現場奧氏體不銹鋼鍋爐管內壁氧化皮厚度值主要集中在數十微米量級左右，且部分奧氏體不銹鋼的晶粒粗大、超聲波衰減嚴重，所以目前超聲波檢測不適用于奧氏體不銹鋼鍋爐管內壁氧化皮厚度測量。

2、微波診斷技術

微波頻率比超聲波高，分辨力高，但微波在金屬表面會發生全反射，適合于非金屬材料滲透測厚，金屬測厚是通過混合三通把相同兩種微波在被檢金屬正反兩個方向同時反射，最后檢測到的相位不同來確定試件厚度，不適用于從管子外壁檢測奧氏體不銹鋼內壁氧化皮厚度。

3、渦流檢測技術

渦流檢測技術應用廣泛，但用外套式或點式探頭去測量內壁氧化皮厚度，靈敏度無法保證，各種干擾信號難于分析，所以渦流檢測不適用于奧氏體不銹鋼鍋爐管內壁氧化皮厚度測量。

4、X射線、工業CT檢測技術

射線技術近年來有很大發展，已研制出用拍片方式檢測鋼管內壁氧化皮厚度，但當氧化皮較薄時，難于精確測量。除此之外，儀器價格昂貴，工作效率低，射線輻射對人體有損害，使得射線檢測受到一定限制。

5、電磁檢測技術

奧氏體不銹鋼內壁氧化皮的主要成分是Fe₃O₄，Fe₃O₄是鐵磁性材料，可以通過電磁檢測方法檢測到。采用電磁檢測技術生產的儀器設備進行奧氏體不銹鋼剝落氧化物(其主要成分是Fe₃O₄)堆積量的測量。但是由于附著在奧氏體不銹鋼管內壁氧化皮非常薄，數量級范圍是堆積量的萬分之一，甚至十萬分之幾，信號被電磁干擾所淹沒。目前尚無有關奧氏體不銹鋼內壁氧化皮測厚的資料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能迅速、方便、準確的對奧氏體不銹鋼管內壁氧化皮厚度進行測量的方法，這種方法能有效地監測氧化皮生長速率，根據管子內壁生成氧化皮的厚度，提供早期預警，避免氧化皮大規模脫落堵塞引起的爆管事故。為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

1、測量待測管內壁氧化皮厚度磁性當量：

1)用電纜連接檢測儀表與霍爾傳感器；

2)確定待測管子的部位，并做好標記；

3)打磨管子外表面，去除外壁氧化皮；

4)霍爾傳感器距被測點2～20cm時，儀表調零；

5)霍爾傳感器與被測點接觸，儀表顯示該管子內壁氧化皮厚度磁性當量；

2、取標樣管解剖分析確定標定系數R：

1)用電纜連接檢測儀表與霍爾傳感器；

2)打磨標樣管外表面，去除外壁氧化皮；

3)在標樣管上沿同一圓周標記n個點(n≥2)；霍爾傳感器距被測點2～20cm時，儀表調零；霍爾傳感器與各標記點接觸，記錄該點內壁氧化皮厚度磁性當量E_i，其中i＝1，2……n；

4)將標樣管沿標記的圓周切割制成金相環樣，在金相顯微鏡下觀察氧化皮形貌并測量各標記點的內壁氧化皮厚度，記錄為δ_i，其中i＝1，2……n；

5)將E_i和δ_i按公式δ＝R(E-b)進行擬合，求得標定系數R。

其中：E-檢測儀表輸出量

δ-氧化皮厚度(μm)

b-奧氏體不銹鋼自身磁性信號值，對于相同材料的同一受熱面管屏，該值為常數。