用于探测奥氏体不锈钢管内铁磁性堵塞物的探头及探测仪制造技术

本实用新型专利技术目的在于提供一种用于探测奥氏体不锈钢管内铁磁性堵塞物的探头及探测仪，其中探头包括外壳、铁磁探测器和手柄，其中外壳采用铝材成型，外壳的一端为内侧具有与受检管道外径相同直径的圆弧形状，其弧形内部设有多个铁磁探测器，各探测器中心之间的周向距离为20°～60°；外壳的另一端为长条形手柄。该探头可以方便的检测奥氏体不锈钢管内铁磁性堵塞物导致多通道磁场变化信号，从而使多通道传感器检测到的磁性信号与氧化皮管内横截面积堵塞百分比形成正比关系。该探头具有更高的定量精度，检测过程中只需沿待检测管纵向扫查即可，较现有检测技术提高了检测效率。

Probe and detector for detecting ferromagnetic plug in austenitic stainless steel tube

【技术实现步骤摘要】
用于探测奥氏体不锈钢管内铁磁性堵塞物的探头及探测仪
本技术属于电厂锅炉高温受热面无损检测的
涉及一种用于探测奥氏体不锈钢管内铁磁性堵塞物的探头及探测仪。
技术介绍
超临界/超超临界火电机组的锅炉在高温环境下，受热面管道内表面受到严重的水蒸气氧化影响，造成管道内壁氧化膜(氧化皮)发生剥落与堆积，导致了管壁局部高温蠕变，容易发生爆管事故。因此及时检测与评估管道内氧化皮(铁磁性堵塞物)的堆积程度，对维护管道的安全运行具有重要意义。锅炉管内氧化皮堵塞的无损检测方法主要有射线检测和磁性检测。射线检测虽然能够显示出管内氧化皮堆积状态，但检测工艺比较复杂、检测时间长、对检测环境要求高及对人体伤害较大，不适用于工业现场检测。磁性检测技术主要使用单通道检测技术，通过对奥氏体不锈钢管外壁施加磁场将堆积的氧化皮进行磁化，利用单通道测磁元件测量管外壁的磁场变化，实现对奥氏体受热面管内氧化皮堵塞率的测量。现探测器由磁化器和测量磁场原件组成，磁化器由永久磁铁和衔铁组成，形成“π”字形磁化装置，测量磁场元件放置在待测管外壁，测量管外壁轴向磁场强度，如图1所示。待检测管为奥氏体不锈钢(如：TP347)，属于顺磁材料，导磁率较低，管内氧化皮主要成分为Fe3O4，属于良导磁材料。氧化皮对磁场分布的影响如图2所示，当管内无氧化皮时，测量点处的测磁元件会检测到沿管壁的轴向磁场，如图2(a)所示。当管内有氧化皮时，由于氧化皮导磁性较强，磁力线会向氧化皮中偏聚，磁力线分布如图2(b)所示，测磁元件检测到的磁场强度则会下降。所以可以通过测量轴向磁场强度的下降，判断管内有无氧化皮堵塞。但计算和实验结果表明，如果氧化皮横截面堵塞率达到10％，单通道检测方法的数值就会达到饱和。现对氧化皮堵塞量危害程度的判断是通过对横截面积堵塞率的定量检测得出的，标准“DL1324-2014锅炉奥氏体不锈钢管内氧化皮堆积磁性检测技术导则”规定：(1)当横截面堵塞率小于20％时，处置建议是：无需处理；(2)当横截面堵塞率大于20％，小于50％时，处置建议是：监督运行，必要时可割管清理；(3)当横截面堵塞率大于50％时，处置建议是：割管清理。所以检测设备对氧化皮横截面积堵塞率的定量测量十分重要，但现有磁性检测技术无法对氧化皮堵塞面积精确定量，导致误判事故频频发生，影响电厂检测效率。当管内氧化皮堆积厚度较大时，单通道氧化皮检测技术检测到的信号很容易趋于饱和(当横截面堵塞率大于10％，检测值便趋于饱和)，仅能判断管内有无氧化皮，难以实现对管内氧化皮堵塞率的定量检测。
技术实现思路
本技术目的：提供一种多通道定量探测奥氏体不锈钢管内铁磁性堵塞物用探头及探测仪。该探头可以方便的检测奥氏体不锈钢管内铁磁性堵塞物导致多通道磁场变化信号，从而使多通道传感器检测到的磁性信号与氧化皮管内横截面积堵塞百分比形成正比关系。本技术技术方案如下：一种多通道定量探测奥氏体不锈钢管内铁磁性堵塞物用探头，其特征在于：所述探头包括外壳1.1、铁磁探测器1.2和手柄1.3，其中外壳1.1采用铝材成型，外壳1.1的一端为内侧具有与受检管道外径相同直径的圆弧形状，其弧形内部设有多个铁磁探测器1.2，各探测器中心之间的周向距离为20°～60°；外壳1.1的另一端为长条形手柄1.3。该探头在被检管的周向上布置多个磁桥路，每个磁桥路能够检测被检管某个角度范围内的氧化皮堆积情况，合理布置这些磁桥路在被检管的周向位置，使得它们的各自检测区域相互连接起来，对管内氧化皮的检测区域无空白，相互间无磁化场影响，实现对管内氧化皮的检测。本技术通过设计多通道探头结构，探头的周向检测角度较大，使其具有较高的检测速度和复杂现场检测适应性。本技术所述探头，其特征在于：外壳1.1内部设有3-6个铁磁探测器1.2，所述铁磁探测器1.2为霍尔元件。最优选为：外壳1.1内部设有5个铁磁探测器1.2，各探测器中心之间的周向距离为30°。本技术所述探头，其特征在于：所述探头外壳1.1弧形部分的内径尺寸为38mm、46mm、54mm、61mm或65mm，探头弧形部分的高度小于20mm，周向覆盖150°。本技术所述探头，其特征在于：所述铁磁探测器1.2是用来探测铁磁性物体的传感器，由磁化器和磁场测量器件组成：两个条状钕铁硼永久磁铁和一个条状磁轭组成“П”字形磁化器，在两个磁铁的中间，放置一个SHJ5型霍尔元件作为磁场测量器件，如图5所示，所述铁磁探测器1.2为小型化结构设计，其长度为30mm，宽度为15mm，厚度为10mm。除固定各单磁桥路之外，本技术涉及的探头还具有以下特点：(1)探头在工作时从管道的底面贴靠于受检管道上，与管道外壁紧密接触，以便减小检测信号的波动。为此，探头内侧具有与受检管道外径相同直径的圆弧形状。(2)在实际应用中，由于锅炉内过热器、再热器管段之间距离狭窄，为了使探头在现场检测具有良好的适应性，减小了探头厚度，做成小型化。(3)为了便于操作，在探头一侧做一手柄，也为接插件提供了足够的安装空间。(4)探头所检测对象为奥氏体不锈钢管中的氧化皮，该氧化皮为铁磁性材料，为了提高检测精度，探头用材料全部为非铁磁性材料。铁磁探测器在探头壳内的分布如图5所示(以五通道为例)，多个探测器位于同一个圆周上，相邻探测器的中心(霍尔元件)之间的周向距离为30°。一般来说检测点越多、越密集，检测精度越高；但是检测点距离太近，相邻探测器之间容易发生互相干扰，实验结果表明，相距30°检测效果较好。本技术所述探头能够解决单通道检测技术测量值的容易饱和的问题。如图5所示，当氧化皮堆积厚度超过堵塞面积比10％时，处于高位置的氧化皮堆积(图5中用蓝颜色表示的氧化皮堆积，位于中间层)因为距离远，对位于0°的探测器的作用极其微弱，0°探测器的输出信号趋于饱和。另一方面，这部分氧化皮处在30°和-30°探测器的探测范围之内，这两个探测器有输出信号，多个探测器的输出信号之和在增加。0°探测器的作用主要是测量堵塞面积比为0～10％的氧化皮堆积(图5中用紫颜色表示的氧化皮堆积，位于最下层)，30°和-30°探测器的作用主要是测量堵塞面积比为10％～30％的中层氧化皮堆积(图5中用蓝颜色表示的氧化皮堆积，位于中间层)，60°和-60°探测器的作用主要是测量堵塞面积比为30％～50％的高层氧化皮堆积(图5中用红颜色表示的氧化皮堆积，位于最上层)。总之，以多个探测器输出信号之和为基础的多通道检测，扩大了单通道检测方法的测量范围，从堵塞面积比10％提高到堵塞面积比50％。本技术还提供了一种多通道定量探测奥氏体不锈钢管内铁磁性堵塞物用多通道铁磁探测仪，其特征在于：所述多通道铁磁探测仪由本申请所述多通道定量探测奥氏体不锈钢管内铁磁性堵塞物用探头和探测仪组成，两者采用多芯数据线连接；所述探测仪包括可调偏置放大器、多通道数据采集模块、CPU控制单元以及工控电脑系统，多芯数据线将探头检测到的多个通道的检测信号传输到探测仪中，通过可调偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道定量探测奥氏体不锈钢管内铁磁性堵塞物用探头，其特征在于：所述探头包括外壳(1.1)、铁磁探测器(1.2)和手柄(1.3)，其中外壳(1.1)采用铝材成型，外壳(1.1)的一端为内侧具有与受检管道外径相同直径的圆弧形状，其弧形内部设有多个铁磁探测器(1.2)，各探测器中心之间的周向距离为20°～60°；外壳(1.1)的另一端为长条形手柄(1.3)。/n

【技术特征摘要】
1.一种多通道定量探测奥氏体不锈钢管内铁磁性堵塞物用探头，其特征在于：所述探头包括外壳(1.1)、铁磁探测器(1.2)和手柄(1.3)，其中外壳(1.1)采用铝材成型，外壳(1.1)的一端为内侧具有与受检管道外径相同直径的圆弧形状，其弧形内部设有多个铁磁探测器(1.2)，各探测器中心之间的周向距离为20°～60°；外壳(1.1)的另一端为长条形手柄(1.3)。


2.按照权利要求1所述多通道定量探测奥氏体不锈钢管内铁磁性堵塞物用探头，其特征在于：所述外壳(1.1)内部设有3-6个铁磁探测器(1.2)，所述铁磁探测器(1.2)为霍尔元件。


3.按照权利要求2所述多通道定量探测奥氏体不锈钢管内铁磁性堵塞物用探头，其特征在于：所述外壳(1.1)内部设有5个铁磁探测器(1.2)，各探测器中心之间的周向距离为30°。


4.按照权利要求1所述多通道定量探测奥氏体不锈钢管内铁磁性堵塞物用探头，其特征在于：所述探头外壳(1.1)弧形部分的内径尺寸为38mm、46mm、54mm、61mm或65mm，探头弧形部分的高度小于20mm。


5.按照权利要求1所述多通道定量探测奥氏体不锈钢管内铁磁性堵塞物用探头，其特征在于：所述铁磁探测器(1.2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张双楠，李建奎，蔡桂喜，于冰，武玉鹏，张博，杨亮，张宝俊，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：新型
国别省市：辽宁;21