锅炉管内氧化皮沉积量测量设备的测量精准度校正方法与流程

本发明涉及无损检测技术领域，具体涉及一种锅炉管内氧化皮沉积量测量设备的测量精准度校正方法。

背景技术：

火力发电站机组长期在高温环境中运行，高温锅炉管由于承受着较高压力且运行温度在蠕变温度范围内，在锅炉管投入使用后，锅炉管内壁在过热蒸汽混合物环境中会迅速被氧化。同时，在超高温、温度波动较大或压力波动较大的条件下，锅炉管内壁表面氧化会形成多层结构的膜，这种多层膜一方面极大加快了氧化速率，另一方面阻隔了管内介质与管壁的热量交换，导致管壁温度进一步升高，界面反应速率随之加快，极大加速了内管壁的进一步氧化，通常，称这种多层膜结构为氧化皮。另外，在锅炉启停的过程中，温度的变化所诱发的热应力可能导致氧化皮的剥落，通常氧化皮在自身重力和管件震动的作用下剥落后较为平整的沉积于u型管的弯头处，造成堵塞，使管内水蒸气混合物的流量降低，导致管壁温度异常升高，堵塞严重时可导致锅炉管爆裂。

中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北分公司提出一种锅炉管内氧化皮沉积量的测量设备，该测量设备包括超声波发射探头和超声波接收探头，通过该超声波发射探头发出的多个声束阵元和超声波接收探头接收的多个声束阵元的弧长、间距等即可以测量出锅炉管内氧化皮的沉积量。但是在实际测量过程中，由于仪器自身及操作人员的人为误差，会对测量结果造成影响，导致现有的测量方法无法保证其测量结果的准确性。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种锅炉管内氧化皮沉积量测量设备的测量精准度校正方法，可以精确地校正锅炉管内氧化皮沉积量测量设备的测量精准度，使其能够更精准的对锅炉管内氧化皮的沉积量进行测量。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

一种锅炉管内氧化皮沉积量测量设备的测量精准度校正方法，所述测量设备包括超声波发射探头和超声波接收探头，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，确定锅炉管的待检部位的尺寸规格，并定制与所述锅炉管的待检部位的尺寸规格相同的标准试样瓶；

步骤2，向所述标准试样瓶中加入预设量的氧化皮；

步骤3，将装有氧化皮的标准试样瓶水平放置，并向标准试样瓶中充满水，并摇晃装满水的标准试样瓶，使氧化皮均匀分布于标准试样瓶中；

步骤4，在装有氧化皮和水的标准试样瓶的外壁上涂抹耦合剂；

步骤5，在涂抹有耦合剂的标准试样瓶的外壁上夹持超声波发射探头和超声波接收探头，使超声波发射探头和超声波接收探头的工作面分别与所述标准试样瓶的外壁紧密贴合；

步骤6，打开锅炉管内氧化皮沉积量测量设备，并加载与所述超声波发射探头和超声波接收探头相应的测量通道，得到所述标准样瓶内氧化皮的沉积量的测量结果；

步骤7，若所述测量结果不等于预设量，校正所述测量设备。

优选地，步骤1中，在确定所述锅炉管的待检部位的规格尺寸之前，首先对锅炉管待检部位的表面进行打磨，消除锅炉管外壁的氧化皮层。

优选地，步骤1中，所述锅炉管的待检部位的尺寸规格包括管径和壁厚。

优选地，步骤1中，所述标准试样瓶为透明材质。

优选地，步骤2中，所述预设量为标准试样瓶水平放置时氧化皮占所述标准试样瓶容积的百分比。

优选地，步骤2中，所述预设量为30％。

优选地，所述测量设备上设置有校正旋钮，所述校正旋钮用于调节所述测量设备所显示的氧化皮的沉积量；所述步骤7中，校正所述测量设备具体为：调节所述校正旋钮使所述测量设备所显示的氧化皮的沉积量等于预设量，即完成校正过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的锅炉管内氧化皮沉积量测量设备的测量精准度校正方法通过定制与待测锅炉管尺寸规格相同的标准试样瓶，向标准试样瓶中加入氧化皮模拟锅炉管内氧化皮沉积状态，以此来进行对氧化皮沉积量测量设备精准度的校正，方法简单、操作简便，使校正后的测量设备能够更精确地对锅炉管内氧化皮沉积量进行测量，提高工作效率，预估锅炉管的寿命。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1为本发明的锅炉管内氧化皮沉积量测量设备的测量精准度校正方法的示意图；

图2为本发明的锅炉管内氧化皮沉积量测量设备的测量精准度校正方法中一种标准试样瓶的结构示意图；

图3为本发明的本发明的锅炉管内氧化皮沉积量测量设备的测量精准度校正方法中的测量设备的示意图；

其中，图1-图2中：1、标准试样瓶；2、瓶盖；3、氧化皮预设量刻度线；4、注水孔；5、孔塞；6、水平放置底座；7、氧化皮预装刻度线；8、氧化皮；9、测量设备；901、超声波发射探头；902、超声波接收探头；

图3中，a为超声波发射探头；b为超声波接收探头；c为声束发射阵元；d为声束接收阵元；e为超声波发射探头的凹弧面；f为超声波接收探头的凹弧面；g为锅炉管内的氧化皮；i为锅炉管待检部位截面圆心；1～8为声束发射阵元编号；9～16为声束接收阵元编号；r为锅炉管的内圆半径；α为超声波接收探头接收到的首个超声波的声束与氧化皮表层过锅炉管截面圆心的法线所夹的圆心角；h为锅炉管内氧化皮的沉积高度；n为超声波接收探头接收到的首个超声波的声束发射阵元编号；l1为锅炉管外弧面从竖直方向顶点到超声波发射探头第一个声束发射阵元的弧长；l3为超声波发射探头第一个声束发射阵元到超声波接收探头接收到首个超声波的声束发射阵元之间的弧长。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。

本发明所提供的一种锅炉管内氧化皮沉积量测量设备的测量精准度校正方法，所述测量设备包括超声波发射探头和超声波接收探头，包括以下步骤：

步骤1，确定锅炉管的待检部位的尺寸规格，并定制与所述锅炉管的待检部位的尺寸规格相同的标准试样瓶；

步骤2，向所述标准试样瓶中加入预设量的氧化皮；

步骤3，将装有氧化皮的标准试样瓶水平放置，并向标准试样瓶中充满水，并摇晃装满水的标准试样瓶，使氧化皮均匀分布于标准试样瓶中；

步骤4，在装有氧化皮和水的标准试样瓶的外壁上涂抹耦合剂；

步骤5，在涂抹有耦合剂的标准试样瓶的外壁上夹持超声波发射探头和超声波接收探头，使超声波发射探头和超声波接收探头的工作面分别与所述标准试样瓶的外壁紧密贴合；

步骤6，打开锅炉管内氧化皮沉积量测量设备，并加载与所述超声波发射探头和超声波接收探头相应的测量通道，得到所述标准样瓶内氧化皮的沉积量的测量结果；

步骤7，若所述测量结果不等于预设量，校正所述测量设备。

具体地，参考图1，校正方法如下：

步骤1，确定锅炉管的待检部位，并对其表面进行打磨，消除锅炉管外壁的氧化皮层，确定其尺寸规格为φ63.5×5mm，根据该尺寸规格定制尺寸规格为φ63.5×5mm的透明树脂标准试样瓶1，参考图,2，该标准试样瓶上1设有瓶盖2、氧化皮设定量刻度线3、注水孔4和孔塞5。

步骤2，打开瓶盖2，向标准试样瓶1中加入氧化皮8至与预装氧化皮刻度线7平齐，将瓶盖2盖上，水平放置标准试样瓶1，并左右摇晃标准试样瓶1，使氧化皮8均匀铺洒在标准试样瓶1的底部，观察氧化皮8装入量是否达到氧化皮预设量刻度线3，若未达到氧化皮预设量刻度线3或超过氧化皮预设量刻度线3，打开瓶盖2，调整氧化皮8的含量，使其刚好与氧化皮预设量刻度线3平齐，其中，预设量为30％。

步骤3，取出孔塞5，通过注水孔4向标准试样瓶1中注满水，摇晃标准试样瓶1，使氧化皮8均匀分布于标准试样瓶1内。

步骤4，在装有氧化皮8和水的标准试样瓶1的外壁上涂抹耦合剂，耦合剂为超声波导声膏，作为导声介质，使超声波信号能更清晰的传导以被测量设备接收到。

步骤5，在涂抹有耦合剂的标准试样瓶的外壁上夹持与所述标准试样瓶1相匹配的超声波发射探头901和超声波接收探头902，使超声波发射探头901和的超声波接收探头902的工作面分别与标准试样瓶的外壁紧密贴合。

步骤6，打开锅炉管内氧化皮沉积量测量设备，并加载63.5规格测量通道，得到所述标准样瓶内氧化皮的沉积量的测量结果。

步骤7，检测结果发现，测量设备上显示的氧化皮的堆积量不等于设定量30％，此时，应该对测量设备进行校正；所述测量设备上包含有校正旋钮，具体的校正方法如下：调节测量设备上的校正旋钮使测量设备所显示的氧化皮的沉积量等于30％，即完成校正过程。

由经验得知，当锅炉管内的氧化皮沉积量大于30％时，由于堵塞严重，管壁温度异常升高，会导致锅炉管爆裂。因此，使用校正之后的测量设备对锅炉管内的氧化皮沉积量进行测量，若测量结果大于等于30％，则需要进行割管去除氧化皮，以防止发生锅炉管爆裂的现象；若测量结果小于30％，则不需要对锅炉管进行割管处理，并可以根据测量得到的氧化皮沉积量大概预估该锅炉管的寿命。

以上实施例中提到的锅炉管内氧化皮沉积量测量设备如图3所示，包括超声波发射探头a和超声波接收探头b，所述超声波发射探头a和超声波接收探头b均具有一能够与所述锅炉管外壁相贴合的凹弧面，所述超声波发射探头凹弧面e内均匀布设有8个声束发射阵元c，所述超声波接收探头凹弧面f内均匀布设有8个声束接收阵元d，所述相邻声束发射阵元之间的间距l2与所述声束接收阵元之间的间距相等，所述8个声束发射阵元c发射的超声波能够穿过所述锅炉管待检部位截面圆心i，且在没有氧化皮g阻挡时被所述8个声束接收阵元d一一对应接收。

利用该测量设备计算锅炉管内氧化皮沉积量时，通过直尺、卷尺等测量装置测量出锅炉管外弧面从竖直方向顶点到超声波发射探头第一个声束发射阵元的弧长l1，通过超声波接收探头接收到的首个超声波的声束发射阵元编号n，以及相邻两声束发射阵元之间的间距l2，可以计算出超声波发射探头第一个声束发射阵元到超声波接收探头接收到首个超声波的声束发射阵元之间的弧长l3＝(n-1)l2，而锅炉管外弧面从竖直方向顶点到超声波接收探头接收到的首个超声波的声束发射阵元之间的弧长l＝l1+l3＝l1+(n-1)l2。由几何方法知：

超声波接收探头接收到的首个超声波的声束与氧化皮表层过锅炉管截面圆心的法线所夹的圆心角：

氧化皮堆积高度：

h＝r×(1-cosα)

从而可以计算出锅炉管内氧化皮沉积量为：

其中，l为锅炉管外弧面从竖直方向顶点到超声波接收探头接收到首个超声波的声束发射阵元之间的弧长；l2为相邻两声束发射阵元之间的间距；r为锅炉管的外圆半径；h％为锅炉管内氧化皮沉积高度占锅炉管内径的百分比。

虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。