一种超超临界锅炉用耐热钢管残余应力测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种残余应力的方法，尤其涉及一种超超临界锅炉用耐热钢管残余应力测试方法。
【背景技术】
[0002]超临界锅炉是指出口蒸汽压力大于水的临界压力22.1MPa、操作温度高于水的临界温度374°C的锅炉。超超临界锅炉是在超临界锅炉的基础上，为了提升运行热效率而使用更高的压力和温度的新型锅炉。对于超超临界锅炉的定义，在当前世界电力行业中还没有统一的划定，一般认为蒸汽压力高于26MPa蒸汽温度高于590°C的锅炉为超超临界锅炉。奥氏体耐热钢管，以其高温抗热腐蚀性和抗蒸汽氧化性受到广泛关注。
[0003]制造、安装和运行中都会在锅炉耐热钢管会产生各种应力，其中残余应力的影响很大，容易造成水冷壁的破裂等，因此对锅炉耐热钢管的残余应力进行测试是很有必要的。
[0004]奥氏体耐热钢管有足够的抗腐蚀性，常用于超超临界锅炉，而奥氏体耐热钢管的Cr的范围在24-26%，Ni的范围在17-23%，
[0005]残余应力的测量方法从测量原理上主要分为以下两种:机械法和物理法。机械法的测量原理是通过对被测对象进行切割分离等处理，利用应变释放产生的前后变化量而算出残余应力。根据对被测对象的破坏方式和程度可分为、剖分法、剥层法、环芯法、盲孔法等。物理检测法。物理检测法的原理是利用各类射线、超声波等作为测试工具，通过对其在不同残余应力的物体上的不同反射回波的测算，从而进行残余应力检测。常见的物理检测方法很多，主要包括X射线法、磁测法、超声波法等。而物理方法检测因为其的无损性，被广泛关注。传统采用超声波对板等平面进行超声波进行测试的方法，不适合于对钢管进行测定，更不适合针对奥氏体耐热钢管进行测定。
[0006]而现有技术中尚未有采用超声波对超超临界锅炉用耐热钢管进行残余应力测试，尤其是没有针对奥氏体耐热钢管的进行残余应力测试。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是提供一种采用超声波对超超临界锅炉用耐热钢管进行残余应力测试的方法，尤其是一种采用超声波针对奥氏体耐热钢管的进行残余应力测试的方法。
[0008]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种采用超声波对超超临界锅炉用耐热钢管进行残余应力测试的方法。
[0009]具体方法为:使用发射的偏振波探头，设置一耦合装置，并且耦合装置能与超超临界锅炉用耐热钢管外表面耦合，并能够牢固固定探头;将具有频率为F的超声入射波引入到超超临界锅炉用耐热钢管的表面，调整超声入射波的激发角度，采用检测器测量入射和出射波的振幅，并根据入射时间、出射时间以及频率/波长推算确定残余应力。
[0010]本发明的有益效果是:能够无损地，并适合于对具有曲度的钢管进行测定。
[0011]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0012]进一步，所述超超临界锅炉用耐热钢管为奥氏体耐热钢管。
[0013]进一步，所述超声频率F为51-54MHZ，优选地，所述超声频率F为52-52.5MHz。
[0014]采用上述进一步方案的有益效果是:能够更加适合奥氏体耐热钢管。
[0015]进一步，调整超声入射波的激发角度，使调整后的超声入射波的激发角度与理论入射角度之差的绝对值小于5度。
[0016]采用上述进一步方案的有益效果是:能够更加无损地，并适合于对具有曲度的钢管进行测定。
【具体实施方式】
[0017]以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0018]实施例一:
[0019]—种采用超声波对超超临界锅炉用耐热钢管进行残余应力测试的方法。具体方法为:使用发射的偏振波探头，设置一耦合装置，并且耦合装置能与钢管外表面耦合，并能够牢固固定探头;将具有频率为F的超声入射波引入到钢管的表面，调整超声入射波的激发角度，采用检测器测量入射和出射波的振幅，并根据入射时间，出射时间，以及频率/波长，推算确定残余应力。
[0020]本发明的有益效果是:能够无损地，并适合于对具有曲度的钢管进行测定。
[0021]实施例二:
[0022]申请人针对普通钢管采用实施例一的方法检测残余应力时，选择超声常用频率15-35MHz，测定的残余应力与盲孔法测定的残余应力基本一致，误差范围在合理区间，无需修正。
[0023]实施例三:
[0024]当申请人针对奥氏体耐热钢管采用实施例一的方法检测残余应力时，也选择超声常用频率15-35MHZ，测定的残余应力与盲孔法测定的残余应力有较大偏差，需要将结果进行拟合，但拟合的结果显示为非线性拟合，使得该方法在奥氏体耐热钢管的残余应力检测的适用性大大减弱。
[0025]实施例四:
[0026]申请人在试验中，偶然发现，当选择频率F范围为52MHz左右时，采用实施例一中的测定残余应力的方法与盲孔法测定的残余应力基本一致，不在需要进一步的拟合。虽然，采用高频率51-54MHZ易衰减，对设备要求较高。但该方法能够得到完整数据，并可以推算出残余应力的大小。
[0027]因此，所述频率F范围为51-54MHZ，优选为52-52.5MHz。采用上述进一步方案的有益效果是能够更加适合奥氏体耐热钢管。究其原因，可能是因为奥氏体耐热钢管的Cr的范围在24-26%，Ni的范围在17-23%，Cr和N i的含量较高，或者是其他的添加的金属元素或碳元素的影响，最终导致钢管内部晶体结构与普通钢管内部的晶体结构的差异。
[0028]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种超超临界锅炉用耐热钢管残余应力测试方法，其特征在于，包括以下步骤:使用发射的偏振波探头，设置一耦合装置，并且该耦合装置能与超超临界锅炉用耐热钢管外表面耦合，并能够牢固固定探头;将具有频率为F的超声入射波引入到超超临界锅炉用耐热钢管的表面，调整超声入射波的激发角度，采用检测器测量入射和出射波的振幅，并根据入射时间，出射时间，以及频率/波长，推算确定残余应力。2.根据权利要求1所述一种超超临界锅炉用耐热钢管残余应力测试方法，其特征在于，所述超超临界锅炉用耐热钢管为奥氏体耐热钢管。3.根据权利要求1或2所述一种超超临界锅炉用耐热钢管残余应力测试方法，其特征在于，所述超声频率F为51-54MHz。4.根据权利要求3所述一种超超临界锅炉用耐热钢管残余应力测试方法，其特征在于，所述超声频率F为52-52.5MHz。5.根据权利要求1或4所述一种超超临界锅炉用耐热钢管残余应力测试方法，其特征在于，调整超声入射波的激发角度，使调整后的超声入射波的激发角度与理论入射角度之差的绝对值小于5度。
【专利摘要】本发明涉及一种超超临界锅炉用耐热钢管残余应力测试方法，包括以下步骤：使用发射的偏振波探头，设置一耦合装置，并且耦合装置能与钢管外表面耦合，并能够牢固固定探头；将具有频率为F的超声入射波引入到钢管的表面，调整超声入射波的激发角度，采用检测器测量入射和出射波的振幅，并根据入射时间，出射时间，以及频率/波长，推算确定残余应力；所述耐热钢管为奥氏体耐热钢管；所述超声频率F为51-54MHz。通过上述方法能够无损地，并适合于对具有曲度的钢管进行测定。
【IPC分类】G01L5/00, G01L1/25
【公开号】CN105628276
【申请号】CN201510991244
【发明人】徐宏, 张新, 张国伟, 任霁萍, 毛洪奎
【申请人】中北大学, 张新
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月24日