一种锅炉膜式管迎火面侧内壁表面纵向线性缺陷检测系统的制作方法

1.本实用新型属于超声检测领域，涉及一种锅炉膜式管迎火面侧内壁表面纵向线性缺陷检测系统。


背景技术：

2.电站锅炉水冷壁及包墙管屏基本都是膜式管，膜式管指用管子和扁钢焊接成鳍片管，再将许多根鳍片管沿纵向依次的焊接起来，组成一个整块的受热面管屏，其具有简单、节省钢材、良好的保温和气密性，以及不易结渣、漏风少，减少排烟热损失，能适应正压燃烧，提高锅炉热效率等优点。
3.电站锅炉用膜式管在运行服役过程中，会在管子迎火面侧内壁经常出现表面线性缺陷，考虑到管子主要承受内压，其环向应力是轴向应力的两倍，管子一般都是纵向开裂，故迎火面侧内壁纵向线性缺陷的存在给锅炉的稳定运行带来很大的安全隐患，如不能及时检测出并消除掉，当内壁纵向线性缺陷扩展到某一临界值时，其扩展速度将突然加剧，最终发生爆管导致锅炉非停。因此，及时检测出膜式管迎火面侧内壁纵向表面线性缺陷具有极为重要的意义。
4.目前，对锅炉膜式管内壁纵向表面线性缺陷通常采用常规a型脉冲超声横波或小角度纵波检测方法，以上两种检测方法只能检测探头放置位置声波所覆盖的内壁缺陷，而无法解决从管子背火面实现对迎火面内壁缺陷的检测，需要在锅炉炉膛内部受限空间内大面积搭设脚手架或吊篮方能解决迎火面内壁缺陷的检测，检测环境恶劣、进度慢、成本高、风险大，且常规a型脉冲超声横波检测对检测人员技能要求较高，需要换能器100％覆盖到管子外壁才能保证内壁被扫查到，检测结果准确性较低、检测效率低，且存在漏检(鳍片阻挡部分)。国外有将变温电阻阵列扫查技术用于膜式管在线监测的报道，但该技术仅能检测出管子内壁大面积腐蚀和管壁减薄等，无法检测出危害性大的纵向线性缺陷，且该技术投入高、需要人员长期监测和维护以及局限性大等缺点。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种锅炉膜式管迎火面侧内壁表面纵向线性缺陷检测系统，该系统能够在锅炉膜式管背火面侧实现对迎火面侧内壁表面纵向线性缺陷进行检测，且具有成本低、检测准确性较高的特点。
6.为达到上述目的，本实用新型所述的锅炉膜式管迎火面侧内壁纵向表面线性缺陷检测系统包括透声楔块、超声波换能器、超声波检测仪以及用于对超声波检测仪进行设置及校准的对比试块；
7.超声波换能器中的发射晶片及接收晶片均位于透声楔块内，发射晶片及接收晶片均倾斜分布，且所述发射晶片与接收晶片之间设置有隔声层，超声波换能器与超声波检测仪相连接，发射晶片与接收晶片相对于隔声层对称分布，对比试块的内壁上设置有纵向线槽，在检测时，透声楔块扣合于待测锅炉膜式管的背火面外壁上。
8.对比试块与待测锅炉膜式管的材质和规格相同。
9.对比试块及待测锅炉膜式管的外径均为30～65mm。
10.对比试块及待测锅炉膜式管的壁厚均为4～10mm。
11.对比试块及待测锅炉膜式管内壁均为光管。
12.待测锅炉膜式管内壁表面线性缺陷为与其轴线夹角不大于30
°
的纵向缺陷。
13.发射晶片与接收晶片的材质及尺寸相同。
14.发射晶片及接收晶片的工作频率均为2～5mhz。
15.待测锅炉膜式管的背火面外壁上设置有耦合剂层。
16.本实用新型具有以下有益效果：
17.本实用新型所述的锅炉膜式管迎火面侧内壁纵向表面线性缺陷检测系统在具体操作时，通过超声波检测技术实现对锅炉膜式迎火面侧内壁纵向表面线性缺陷的检测，具体的，先通过超声波换能器在对比试块的内壁激励出表面波，利用对比试块内壁上的纵向线槽对该表面波进行校准，然后用该表面波对待测锅炉膜式管的内壁进行检测，以判断锅炉膜式管迎火面侧内壁是否存在纵向表面线性缺陷，操作方便、简单，同时，发射晶片与接收晶片之间设置有隔声层，且发射晶片与接收晶片相对于隔声层对称，以保证检测的准确性。需要说明的是，本实用新型不仅对缺陷检测的准确性及分辨率高，更重要的是，可以从锅炉炉膛外实现对膜式管迎火面侧内壁纵向线性缺陷全覆盖、无漏检的精准检测，无需在炉膛受限空间搭设脚手架或吊篮等辅助平台，大大节省了检测成本，改善了检测环境。
附图说明
18.图1为本实用新型的结构示意图。
19.其中，1为超声波换能器、2为隔声层、3为发射晶片、4为接收晶片、5为透声楔块、6为对比试块、7为纵向线槽。
具体实施方式
20.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本实用新型公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本实用新型公开的概念。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
21.在附图中示出了根据本实用新型公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
22.参考图1，本实用新型所述的锅炉膜式管迎火面侧内壁纵向表面线性缺陷检测系统包括透声楔块5、超声波换能器1、超声波检测仪以及用于对超声波检测仪进行设置及校准的对比试块6；
23.在检测时，透声楔块5扣合于待测锅炉膜式管的背火面上，超声波换能器1中的发射晶片3及接收晶片4均位于透声楔块5内，发射晶片3及接收晶片4均倾斜分布，且所述发射晶片3与接收晶片4之间设置有隔声层2，超声波换能器1与超声波检测仪相连接，待测锅炉膜式管的背火面外壁上设置有耦合剂层。
24.所述超声波换能器1为双晶双向换能器，发射晶片3与接收晶片4的材质和尺寸相同，发射晶片3及接收晶片4的工作频率均为2～5mhz，且发射晶片3与接收晶片4相对于隔声层2倾斜对称分布。
25.对比试块6与待测锅炉膜式管的材质和规格相同，且对比试块6迎火面的内壁上设置有纵向线槽7。
26.所述对比试块6和待测锅炉膜式管外径为30～65mm、壁厚为4～10mm，所述对比试块6和待测锅炉膜式管的内壁为光管。
27.实施例一
28.对比试块6的规格为φ48
×
7.5mm，材质为15crmog,在对比试块6的迎火面侧内壁加工长宽高为10
×
0.2
×
0.2mm的纵向线槽7；
29.超声波检测仪具备窄脉冲激励和宽带放大功能，本实施例选用hs610e超声波检测仪，超声波换能器1为高阻尼窄脉冲双向双晶换能器，频率为2.5p，晶片尺寸为6
×
6mm，换能器折射角β＝sin-1
r/r＝sin-1
16.5/24＝43.4
°
，该折射角能保证超声波换能器1中发射晶片3发出的横波在对比试块6的内壁激励出表面波。
30.试验时，将超声波换能器1与超声波检测仪连接，清理对比试块6的背火面侧外壁的异物及铁锈，透声楔块5与对比试块6的的外壁完全耦合，在超声波换能器1移动区域涂覆耦合剂，在超声波检测仪上将工作方式设置为一发一收模式；利用对比试块6的迎火面侧内壁纵向线槽7对超声波检测仪进行校准，将超声波换能器1放置在对比试块6的背火面侧外壁正向位置，找到内壁纵向线槽7的最高波，调整超声波检测仪的零偏，使得最高波的声程显示值为试块的半周长，即πr/2＝3.14
×
48/2≈75.4mm，然后调整超声波检测仪的显示范围，使得纵向线槽7最高波在显示屏水平坐标中间位置处；最后调节超声波检测仪的增益，使得纵向线槽7最高波的波幅为80％满屏，将当前增益设置为超声波检测灵敏度，完成超声波检测仪及超声波换能器1的设置和校准。
31.将超声波换能器1放置在待测锅炉膜式管背火面侧外壁正向位置进行扫查，扫查方式为非平行扫查和平行扫查，非平行扫查时，超声波换能器1移动方向垂直于待测锅炉膜式管的轴线，即超声波换能器1移动方法垂直于声束方向；平行扫查时，超声波换能器1移动方向平行于待测锅炉膜式管的周长，即超声波换能器1移动方法平行于声束方向；非平行扫查作为初始扫查方式，用于快速检测及缺陷的测长，平行扫查针对已发现的声波显示，精确判断是一发一收固有声波显示还是缺陷显示。在扫查过程中，扫查速度不大于150mm/s,当超声波检测仪的显示屏中出现波幅不低于80％满屏的缺陷声波显示时，则待测膜式样管当前检测位置为深度不小于0.2mm的内壁纵向线性缺陷。
32.本实用新型具有以下优势：
33.1)采用一发一收模式双向双晶换能器激励表面波从锅炉膜式管背火面外壁检测迎火面侧内壁纵向表面线性缺陷是可行的，目前国内尚无关于该方法的介绍，该检测技术具有一定的研究价值；
34.2)与常规检测方法相比，采用本实用新型可从锅炉膜式管背火面的外壁实现对迎火面内壁纵向表面线性缺陷的100％检测，无需从锅炉炉膛内部受限空间内大面积搭设脚手架或吊篮来解决迎火面内壁缺陷的检测，大大提高了安全性、经济性和检测效率。