一种弱磁性奥氏体不锈钢管内氧化皮测量方法技术

一种弱磁性奥氏体不锈钢管内氧化皮测量方法属于氧化皮测量技术领域，具体涉及一种弱磁性奥氏体不锈钢管内氧化皮测量方法。本发明专利技术提出一种基于穿透式的磁化方法，是一种新的磁性无损检测方法，可对局部带有弱磁性的奥氏体不锈钢管内的氧化皮堆积高度进行检测，对氧化皮堆积高度进行精确定量，检测探头可用于狭窄空间的氧化皮检测。空间的氧化皮检测。空间的氧化皮检测。

【技术实现步骤摘要】
一种弱磁性奥氏体不锈钢管内氧化皮测量方法


[0001]本专利技术属于氧化皮测量
，具体涉及一种弱磁性奥氏体不锈钢管内氧化皮测量方法。

技术介绍

[0002]随着我国超（超）临界机组的大规模应用，机组参数也不断提高，蒸汽温度也随着材料的提高而提高，金属材料在高温环境下会产生氧化反应生成氧化皮附着在管壁上。高温受热面蒸汽侧氧化皮的形成是不可避免的，氧化皮的剥落也成了世界范围的难题，进行氧化皮检测可防止剥落的氧化皮堵塞锅炉受热面。奥氏体不锈钢氧化皮堆积检测中，由于管壁自身磁性的存在，对检测仪器的信号产生了干扰。但现阶段的氧化皮堆积高度检测仪器均未考虑管壁带有弱磁性这种现象，这给实际检测中带来误判或漏判现象，给电厂造成较大的经济损失。

技术实现思路

[0003]本专利技术提出一种基于穿透式的磁化方法，是一种新的磁性无损检测方法，可对局部带有弱磁性的奥氏体不锈钢管内的氧化皮堆积高度进行检测，对氧化皮堆积高度进行精确定量，检测探头可用于狭窄空间的氧化皮检测。
[0004]检测探头根据本专利技术的磁路进行设计，采用多通道磁性检测技术，其中传感器采用霍尔传感器，霍尔传感器是专用测量磁感应强度的传感器，测量精度好，稳定性好。考虑管径及壁厚对检测结果，拟合出相关定量关系，并使用实际的对比试样对该定量关系进行修正研究，使检测结果以管内横截面堆积高度的形式显示且误差小于5%。
[0005]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。本专利技术保护范围不仅局限于以下内容的表述。
[0006]图1为本专利技术探头检测磁路设计图。
[0007]图2为本专利技术检测仪器设计流程图。
[0008]图3为本专利技术检测仪器设计模拟的二维模型。
[0009]图4为本专利技术计算模型网格划分。
[0010]图5为本专利技术管壁无磁性时氧化皮检测计算效果图。
[0011]图6为本专利技术探头拾取信号位置点分布图图7为本专利技术不同堵塞率检测点信号分布图。
[0012]图8为本专利技术管壁管壁有弱磁性时不同堵塞率磁感应强度分布图。
[0013]图9为本专利技术管壁弱磁性时不同堵塞率检测点信号分布图。
具体实施方式
[0014]如图1所示，本专利技术检测探头根据项目研究的磁路进行设计，采用多通道磁性检测技术，其中磁路与传感器分布如图1所示，其中传感器采用霍尔传感器，霍尔传感器是专用
测量磁感应强度的传感器，测量精度好，稳定性好。这种磁路设计可极大降低管壁弱磁性对于管内氧化皮测量结果的影响。
[0015]如图2所示，检测仪器的信号采集与信号处理流程。
[0016]多通道感测电路：由于霍尔传感器在不同磁感应强度的磁场中，其输出信号值变化量较小，无法满足项目测量的要求，所以需要设计感测电路，将霍尔传感器的输出信号（电压值），进行放大、滤波处理，使其满足检测要求。
[0017]多通道采集电路：感测电路输出为电子信号，需设计采集电路，将电子信号的模拟量转换为数字量信号后在进行数据传输。
[0018]下位机控制系统：下位机控制系统主要负责控制多通道感测电路增益与数据采集电路的采集流程，并将检测结果传输给上位机系统中。
[0019]上位机分析软件：上位机是基于windows操作系统的平板电脑，基于c#编程平台与编写上位机软件结合，将多通道磁感应强度信号与氧化皮横截面堆积高度建立联系，并直观显示。
[0020]利用COMSOL Multiphysics 对带有弱磁性的不锈钢管内氧化皮磁性检测的可行性进行计算分析。首先通过分析磁场的求解方法，建立相关计算模型。然后，借助 COMSOL Multiphysics 有限元计算软件，对激励方式、传感器检测方向和管壁有无弱磁性等影响实验结果的因素进行分析，进而确定后期搭建的实验装置各个部分的有效参数；最后，进行计算结果分析，通过分析判断奥氏体不锈钢管道周围磁感应强度值作为封闭管内氧化皮堆积量软测量的辅助变量的合理性，进而判断磁性检测方法对氧化皮检测的可行性。
[0021]如图3所示，在 COMSOL Multiphysics 软件中建立氧化皮检测的二维模型，定义奥氏体不锈钢管道、激励源、氧化皮颗粒的材料属性。在材料属性库中存在有不锈钢管道 steel
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stainless，不显磁性，磁导率为0，当管壁带有弱磁性时，其磁导率为5。激励源采用永磁铁，其相对磁导率为1，剩余磁通密度为：0.5T。氧化皮颗粒经查阅资料，为强磁性材料，相对磁导率为40。空气部分选择材料库中的空气，相对磁导率为1。
[0022]如图4所示，本专利技术使用的是自由三角形进行网格划分，氧化皮堆积量检测模型相对固定，无特别复杂结构。选用智能剖分方法，先进行自适应剖分计算，检查模型搭建是否存在问题；待模型搭建没有问题的情况下，模型采用氧化皮位置和检测周边位置的剖分加密，周围较为稀疏，这样既保证的整体计算的准确性，也保证计算时间的快速性。
[0023]如图5所示，本专利技术计算了管壁无磁性时氧化皮的检测效果。利用计算软件对不同结构参数下的实验装置建立计算模型，针对最主要的方面（激励源参数、磁场检测方向、磁敏传感器提离值）进行了大量计算对比实验，进而确定检测设备的有效结构参数。
[0024]如图6所示，在计算结果中设置磁场传感器检测的位置，实际探头中，霍尔传感器阵列所在的位置也是该位置，通过计算该位置点磁场强度的变化，可以验证该检测方法的有效性。
[0025]如图7所示，检测点不同堵塞率的信号强度分布图。图中蓝线为无氧化皮时检测线上各点信号强度的分布。从计算结果可以看出实际探头中传感器的分布为从60到0，其中60以上位置点的信号较高，不适合检测。从图中不同氧化皮堵塞率导致检测点上磁场分布的情况不同，可以根据检测结果，判断氧化皮的堵塞率。
[0026]如图8所示，管壁有弱磁性时，不同堵塞率磁感应强度分布图。相比于管壁无磁性
时，当管壁有弱磁性的时，磁力线会在管壁进行传播，管壁局部区域磁感强度增强，管壁磁场分布随堵塞率的不同而分布不同。
[0027]如图9所示，管壁弱磁性时不同堵塞率检测点信号分布图。管壁有弱磁性时，可以从信号的分布情况判断出氧化皮的堵塞率，本项目的方法不受管壁弱磁性的影响；管壁有弱磁性时，传感器检测的信号强度会增大，但相比于氧化皮导致的信号变化要小，所以本项目的方法可以对弱磁性的管进行氧化皮检测；可以根据检测信号的分布情况，判断氧化皮的堵塞率。
[0028]本专利技术有益效果本专利技术通过磁路的重新设计，解决了现有磁性氧化皮检测技术无法精确检测带有弱磁性管壁内氧化皮堆积高度的现实难题。
[0029]本专利技术通过霍尔传感器的合理排列，可对氧化皮堆积高度进行精确定量。
[0030]本专利技术通过磁路的创新设计，可实现针对狭窄空间的准确测量。
[0031]本专利技术经过理论分析和大量计算，考虑管径及壁厚对检测结果，拟合出相关定量关系，并使用实际的对比试样对该定量关系进行修正研究，使检测结果以管内横截本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弱磁性奥氏体不锈钢管内氧化皮测量方法，其特征在于包括多通道感测电路、多通道采集电路、下位机控制系统和上位机分析软件；多通道感测电路：设计感测电路，将霍尔传感器的输出信号进行放大、滤波处理，使其满足检测要求；多通道采集电路：感测电路输出为电子信号，设计采集电路，将电子信号的模拟量转换为数字量信号后在进行数据传输；下位机控制系统：下位机控制系统负责控制多通道感测电路增益与数据采集电路的采集流程，并将检测结果传输给上位机系统中；上位机分析软件：上位机是基于windows操作系统的平板电脑，基于c#编程平台与编写上位机软件结合，将多通道磁感应强度信号与氧化皮横截面堆积高度建立联系，并直观显示。2.根据权利要求1所述一种弱磁性奥氏体不锈钢管内氧化皮测量方法，其特征在于利用COMSOL Multiphysics 对带有弱磁性的不锈钢管内氧化皮磁性检测的可行性进行计算分析；首先通过分析磁场的求解方法，建立相关计算模型；然后，借助 COMSOL Multiphysics 有限元计算软件，对激励方式、传感器检测方向和管壁有无弱磁性等影响实验结果的因素进行分析，进而确定后期搭建的实验装置各个部分的有效参数；最后，进行计算结果分析，通过分析判断奥氏体不锈钢管道周围磁感应强度值作为封闭管内氧化皮堆积量软测量的辅助变量的合理性，进而判断磁性检测方法对氧化皮检测的可行性。3.根据权利要求1所述一种弱磁性奥氏体不锈钢管内氧化皮测量方法，其特征在于在 CO...

【专利技术属性】
技术研发人员：周闯，张树良，郑志刚，黄实，张敏，邹天舒，王昕，韩旭，李天琦，蒲建业，徐漠北，田均成，简越，
申请(专利权)人：国家电投集团东北电力有限公司本溪热电分公司，
类型：发明
国别省市：