奥氏体不锈钢管内氧化物的磁性无损检测方法及装置制造方法及图纸

奥氏体不锈钢管内氧化物的磁性无损检测方法及装置，涉及磁性无损检测技术领域。本发明专利技术从非磁性的奥氏体不锈钢管外部施加一个稳恒磁场，将管道内部呈强磁性的内氧化物磁化，从管道外部利用磁场敏感元件检测被磁化的氧化物产生的杂散磁场信号，并通过磁场敏感元件将其转化为电信号进行检测。实施本方法的专门检测装置，包括至少一个探头（１）和与探头连接的直流电源（４），以及与探头相连接的输出直流电压检测仪表（５），探头（１）中还包括一个稳恒磁场源（２）和至少一个磁场敏感元件（３）。本发明专利技术可以高灵敏、快捷、安全地对奥氏体不锈钢管道内氧化物进行无损检测。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及磁性无损检测
，特别适用于对奥氏体不锈钢管道的内氧化物进行无损检测。
技术介绍
电厂锅炉中的奥氏体不锈钢管道在运行过程中内壁发生氧化。由于氧化产物与钢管之间热膨胀系数的差别较大，在管道温度变化时，氧化皮会因由此产生的热应力而剥落，并在管道下弯头附近沉积下来。为了保证锅炉的正常运行，需要一种确定锅炉管道内氧化物的无损检测方法。日本Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co.Ltd.研究所的Ohtomo等人在研究报告“Magnetic Measurement of Internal Scale in Austenitic Stainless Steel Tubes”中指出目前比较普遍采用γ射线探伤装置对锅炉管道内沉积的氧化物进行无损检测，其缺点是使用γ射线存在危险性、并且检测费用昂贵。将这种具有多用途的方法用于检测锅炉管道内氧化物时，其灵敏度低，对于数量较少的沉积氧化物难于从图象上辨认确定，尤其当管壁厚度增大时问题更突出，容易发生漏检。对于仍然附着在管壁上的内氧化物薄层、尤其是均匀的氧化皮，γ射线探伤方法几乎无法检测。同时，受到使用γ射线放射源的危害性限制，γ射线探伤检测方法影响锅炉中的其他检修工作，不利于缩短锅炉检修工期，影响电厂经济效益。Ohtomo等人在上述研究报告中提出了一种磁性无损检测方法。该方法中施加交流磁场作用，检测管道磁导率的变化，从而对管道内氧化物堆积情况进行判断。这种检测方法中，采用交流磁场进行磁化，无磁管道壁因电磁感应而产生涡流，使该交流磁化场以及管内氧化物的感应磁信号都发生衰减；另一方面，交流磁场的幅值强度低，磁场穿透深度小，在检测厚管壁的管道时检测信号弱，影响检测的灵敏度。此外，检测装置的输入-输出均为交流信号，其输出信号为微安级的电流，因而检测装置的信号处理系统比较复杂，检测信号还比较容易受到干扰。检测装置的能量损耗也比较大。
技术实现思路
本专利技术提出了针对奥氏体不锈钢管道内氧化物的一种磁性无损检测方法和相应的磁性无损检测装置，利用奥氏体不锈钢管外部稳恒磁场对管内氧化物的磁化来完成对奥氏体不锈钢管道内氧化物的高灵敏、快捷、安全无损检测，并且与其他检修工作没有相互干扰。本专利技术从非磁性的奥氏体不锈钢管外部施加一个稳恒磁场，将管道内部呈强磁性的内氧化物磁化，从管道外部利用磁场敏感元件检测被磁化的氧化物产生的杂散磁场信号，并通过磁场敏感元件将其转化为电信号进行检测。按照检测时外部磁场的磁极与被检测管道的相对位置关系，稳恒磁场有两种布置方式。一种方式是N极和S极中只有一个磁极贴靠到受检测管道外壁上，另一个磁极远离管壁的单磁极方式；另一种是使其N极和S极两个磁极都贴靠到受检测管道外壁上去的双磁极方式。利用本专利技术方法构造的检测装置包括至少一个探头1，其中一个探头1作为检测探头，其余探头1｀作为参比探头；一个与探头1、1｀连接的直流电源4，以及一个与探头1、1｀相连接的输出直流电压检测仪表5。本专利技术的探头1、1｀中包括一个稳恒磁场源2和至少一个磁场敏感元件3。本专利技术的检测装置中，探头1、1｀的稳恒磁场源2优先使用永磁体，也可以用带铁心的线圈来替代，后一种情况中进行检测时线圈中通入直流电流。永磁体优先选用高磁能积的硬磁材料，如NdFeB永磁体或者Sm-Co类型的永磁体，也可以选用Alnico磁体、永磁铁氧体或其它永磁材料。在单磁极方式下，永磁体以长条柱形为佳，其纵向长度最好大于其横向尺度，而横截面以圆形、正方形或矩形为佳，也可以是其它的任何形状。该永磁体沿着其长轴方向充磁磁化。在双磁极方式下，永磁体可以呈U形构成外部磁路。此时，永磁体可以是整体的，也可以由几块拼接起来，尤其是使用磁性能为各向异性的永磁体时，一般需要进行拼接。此时在弯角部位还可以采用软磁材料进行过渡，或者在某些区段中用软磁材料替代永磁材料。其中，所选用软磁材料的饱和磁感应强度最好不低于所选用的永磁材料。但原则上可以使用所有的软磁材料，或者具有较高饱和磁感应强度的其他材料。这里，永磁体要预先充磁磁化，并且在使用多块永磁体时，它们的磁通朝向统一的方向排列起来。本专利技术的探头1、1｀中的磁场敏感元件3、3｀优先选用霍尔元件。在探头1中，霍尔元件相对于稳恒磁场源2的磁极位置完全被固定下来。在霍尔元件与管壁之间留有少量间隙。可以将霍尔元件居中安置在稳恒磁场源2上靠近管壁的磁极面的正上方，并将霍尔元件的磁敏感面正对着磁极面。也可以将其安置于稳恒磁场源2靠近管壁的磁极的附近区域中。霍尔元件的磁敏感面可以选择正对着管内氧化物磁化后产生的杂散磁场的方向，使得霍尔元件的磁敏感面的法向与杂散磁场的方向平行，也可以将霍尔元件取其他方向安置。在双磁极方式下，霍尔元件可以相对于其中任何一个磁极按照单磁极方式中的情况进行安置，还可以安置于U形永磁体的两个磁极之间的中心位置上，其磁敏感面的法向取平行于外管壁切向的方向，安置于贴近管道外壁的位置上。本专利技术的另一种检测装置中，使用另一个相同的探头1｀作为参比探头，与检测探头1组成一个组合探头。将这两个探头1、1｀中的两个霍尔元件的输出端负极连接起来，将它们的两个输出端正极连接到检测仪表5上，并且将两个霍尔元件连接到同一个直流电源4上。本专利技术的另一种检测装置的实施方式为，单磁极方式的一个检测探头1中配备两个同型号的霍尔元件，它们分别被安置于永磁体的两个异性磁极周围的磁场强度大小相同的位置上，将这两个霍尔元件以类似于上述组合探头中霍尔元件的方式连接起来，并连接到同一个直流电源4上。霍尔元件的电源输入端子和霍尔电压输出端子通过柔性接线6分别与直流电源4和输出直流电压检测仪表5相连接。使用无磁的金属铝、铜及其它合金、或者通过喷塑制成稳恒磁场源2和霍尔元件及其接线的外部保护壳。可以采用各种方法，比如用各种无磁性的粘结剂、尤其是常温下易于固化的各种有机粘接剂进行粘结，使稳恒磁场源2、霍尔元件的位置固定下来，特别使这二者之间的相对位置保持不变。外部直流电源4可以选用普通电池、可充电电池或其他各种恒压直流电源。输出直流电压检测仪表5可以选用各种型号的直流电压检测仪表，优先选用通用的便携式数字化检测仪表，其检测精度应当达到毫伏级。本专利技术的优点在于(1)利用本专利技术的检测方法与检测装置，对奥氏体不锈钢管道中已经剥落下来而沉积于弯头附近的内氧化物进行无损检测时，安全、可靠、灵敏度高。本专利技术的检测方法和检测装置中，使用稳恒磁场来诱发直流输出电压信号，磁场强度、电源电压以及输出信号都处于安全范围内；由于检测装置中的霍尔元件对磁场非常敏感，尤其通过两个探头的组合，或者在一个检测探头中安置两个霍尔元件，消除了背底信号，获得只与杂散磁场相关的差动输出霍尔电压，提高了信噪比，使检测装置达到很高的灵敏度，可以检测到数量很少的沉积氧化物、以及诸如壁厚在100mm以上的厚壁管道中的内氧化物。(2)利用本专利技术的检测方法与检测装置，同时还可以对仍附着于管壁上的均匀或者不均匀分布的内氧化皮进行无损检测。因为这种形态的内氧化物，受到外部稳恒磁场作用时，可以完全类似于已经剥落沉积下来的氧化物那样被磁化而产生杂散磁场，得益于本专利技术的检测装置中霍尔元件的高灵敏度，可以利用本专利技术的方法和装置对附着于管壁上的内氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种奥氏体不锈钢管内氧化物的磁性无损检测方法，在管外施加磁场，其特征在于，从非磁性的奥氏体不锈钢管外部施加一个稳恒磁场，将管道内部的内氧化物磁化，从管道外部利用磁场敏感元件检测被磁化的氧化物产生的杂散磁场信号，并通过磁场敏感元件将其转化为电信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：强文江，束国刚，王集成，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]