基于低頻電磁技術(shù)檢測爐管缺陷的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及爐管缺陷檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及基于低頻電磁技術(shù)檢測爐管缺陷的方法?；诘皖l電磁技術(shù)檢測爐管缺陷的方法，包括：激勵線圈在欲檢測爐管的目標(biāo)區(qū)域上激勵產(chǎn)生交變電磁場，所述交變電磁場穿透所述爐管并由所述激勵線圈的一側(cè)傳到所述激勵線圈的另一側(cè)；傳感器線圈檢測所述目標(biāo)區(qū)域范圍內(nèi)的電磁場信號強(qiáng)度，并將所述電磁場信號強(qiáng)度發(fā)送至監(jiān)測主機(jī)；所述監(jiān)測主機(jī)接收所述電磁場信號強(qiáng)度，并生成爐管缺陷檢測圖，基于所述爐管缺陷檢測圖檢出所述欲檢測爐管上的缺陷。利用該方法能夠?qū)t管缺陷進(jìn)行檢測。
【專利說明】基于低頻電磁技術(shù)檢測爐管缺陷的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及爐管缺陷檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及基于低頻電磁技術(shù)檢測爐管 缺陷的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 能源在國民經(jīng)濟(jì)中具有特別重要的戰(zhàn)略地位，是人類經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈。能源的主 要供應(yīng)者是石油化工，而大型管式燃料加熱爐是石油化工企業(yè)中廣泛應(yīng)用且必不可少的重 要設(shè)備，能否實(shí)現(xiàn)長周期、滿負(fù)荷、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行，對保證石化企業(yè)的安全生產(chǎn)及社會經(jīng)濟(jì)的快 速發(fā)展至關(guān)重要。
[0003] 由于爐管長期在火焰、煙氣、飛灰等十分惡劣環(huán)境下運(yùn)行，服役過程中的介質(zhì)腐 蝕、磨損、拉裂等因素的影響，爐管極易發(fā)生滲碳、滲碳開裂、彎曲、蠕變開裂、熱疲勞開裂、 鼓脹、氧化及高溫硫腐蝕等失效事故，由金屬材料學(xué)可知，合金元素在鋼中有兩種主要的存 在形式一存在于固溶體中或形成碳化物，因?yàn)樾纬珊辖鸸倘荏w要產(chǎn)生晶格畸變，有畸變 的晶格是不穩(wěn)定的，在高溫下，如果合金原子有充分的活動能力，它就會從固溶體中出來逐 漸轉(zhuǎn)移到結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定的碳化物中。固溶體中合金元素的貧化會使固溶強(qiáng)化這一強(qiáng)化機(jī)制 削弱，從而會使鋼的強(qiáng)度、蠕交極限和持久強(qiáng)度下降，不僅會導(dǎo)致裝置的非計(jì)劃停車給生產(chǎn) 上造成巨大的損失，而且還嚴(yán)重影響著石化企業(yè)的安全生產(chǎn)。
[0004] 爐管在使用過程中出現(xiàn)裂紋類和腐蝕類缺陷，爐管的滲碳層也會發(fā)生變化。雖然 國內(nèi)外近些年對爐管檢測也進(jìn)行了大量的研究，但仍未有行之有效的方法能夠?qū)t管的缺 陷檢測。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供基于低頻電磁技術(shù)檢測爐管缺陷的方法，以解決上述的問 題。
[0006] 在本發(fā)明的實(shí)施例中提供了基于低頻電磁技術(shù)檢測爐管缺陷的方法，包括：激勵 線圈在欲檢測爐管的目標(biāo)區(qū)域上激勵產(chǎn)生交變電磁場，所述交變電磁場穿透所述爐管并由 所述激勵線圈的一側(cè)傳到所述激勵線圈的另一側(cè)；傳感器線圈檢測所述目標(biāo)區(qū)域范圍內(nèi)的 電磁場信號強(qiáng)度，并將所述電磁場信號強(qiáng)度發(fā)送至監(jiān)測主機(jī)；所述監(jiān)測主機(jī)接收所述電磁 場信號強(qiáng)度，并生成爐管缺陷檢測圖，基于所述爐管缺陷檢測圖檢出所述欲檢測爐管上的 缺陷。
[0007] 優(yōu)選地，所述交變電磁場的頻率彡10Hz。
[0008] 優(yōu)選地，所述基于所述爐管缺陷檢測圖檢出所述欲檢測爐管上的缺陷包括：基于 所述爐管缺陷檢測圖檢出所述欲檢測爐管上的裂紋類和腐蝕類缺陷、以及對爐管滲碳層變 化進(jìn)行檢測。
[0009] 優(yōu)選地，所述監(jiān)測主機(jī)接收所述電磁場信號強(qiáng)度，并生成爐管缺陷檢測圖，包括：所述監(jiān)測主機(jī)根據(jù)接收的所述電磁場信號強(qiáng)度分別生成相位分析圖、頻率分析圖及幅值分 析圖。
[0010] 優(yōu)選地，該方法還包括：利用電磁三維成像技術(shù)和/或3D旋轉(zhuǎn)顯示技術(shù)顯示所述 爐管缺陷檢測圖。
[0011] 優(yōu)選地，所述激勵線圈在欲檢測爐管的目標(biāo)區(qū)域上激勵產(chǎn)生交變電磁場，包括：利 用設(shè)置有激勵線圈的掃查器在欲檢測爐管的目標(biāo)區(qū)域上激勵產(chǎn)生交變電磁場，其中所述掃 查器在檢測過程中的掃查速度為每分鐘10-15ft(3-4. 5m);所述掃查器的最大穿透能力為 0. 75"（19mm)碳金屬。
[0012] 優(yōu)選地，該方法還包括：預(yù)先在欲檢測爐管上標(biāo)定基準(zhǔn)位置；激勵線圈在所述基 準(zhǔn)位置上激勵產(chǎn)生交變電磁場；傳感器線圈檢測所述基準(zhǔn)位置上的電磁場信號強(qiáng)度，并發(fā) 送至監(jiān)測主機(jī)；所述監(jiān)測主機(jī)接收該電磁場信號強(qiáng)度，并生成基準(zhǔn)比對圖。
[0013] 優(yōu)選地，所述基于所述爐管缺陷檢測圖檢出所述欲檢測爐管上的缺陷，包括：將所 述爐管缺陷檢測圖與和其所對應(yīng)的基準(zhǔn)比對圖進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果確定所述欲檢測 爐管上的缺陷。
[0014] 優(yōu)選地，所述將所述爐管缺陷檢測圖與和其所對應(yīng)的基準(zhǔn)比對圖進(jìn)行比較，根據(jù) 比較的結(jié)果確定所述欲檢測爐管上的缺陷，包括：將所述爐管缺陷檢測圖與爐管上標(biāo)定的 無缺陷位置的基準(zhǔn)比對圖進(jìn)行比較，確定所述欲檢測爐管上的裂紋類和/或腐蝕類缺陷。
[0015] 優(yōu)選地，所述將所述爐管缺陷檢測圖與和其所對應(yīng)的基準(zhǔn)比對圖進(jìn)行比較，根據(jù) 比較的結(jié)果確定所述欲檢測爐管上的缺陷，包括：將所述爐管缺陷檢測圖與未服役爐管的 基準(zhǔn)比對圖進(jìn)行比較，獲取所述欲檢測爐管的滲碳層變化信息。
[0016] 本發(fā)明實(shí)施例提供的基于低頻電磁技術(shù)檢測爐管缺陷的方法，基于低頻電磁檢測 技術(shù)，使用離散的激勵和傳感器線圈，激勵線圈在較低的頻率下激勵產(chǎn)生一個交變電磁場， 并穿透被測材料，從其一側(cè)傳到到另一側(cè)。在沒有壁厚減薄和缺陷的地方，電磁場產(chǎn)生一定 信號強(qiáng)度衰減，當(dāng)探頭移動到有壁厚減薄和缺陷的地方時，可以檢測到一個較強(qiáng)的電磁場 信號，利用該方法能夠?qū)t管缺陷進(jìn)行檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例中基于低頻電磁技術(shù)檢測爐管缺陷的流程圖；
[0018] 圖2示出了在爐管上設(shè)置的模擬裂紋類缺陷的示意圖；
[0019] 圖3示出了在爐管上設(shè)置的模擬腐蝕類缺陷的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面通過具體的實(shí)施例子并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0021] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于低頻電磁技術(shù)檢測爐管缺陷的方法，如圖1所示， 主要處理步驟包括：
[0022] 步驟Sll :激勵線圈在欲檢測爐管的目標(biāo)區(qū)域上激勵產(chǎn)生交變電磁場，交變電磁 場穿透爐管并由激勵線圈的一側(cè)傳到激勵線圈的另一側(cè)；
[0023] 步驟S12 :傳感器線圈檢測目標(biāo)區(qū)域范圍內(nèi)的電磁場信號強(qiáng)度，并將電磁場信號 強(qiáng)度發(fā)送至監(jiān)測主機(jī)；
[0024] 步驟S13 :監(jiān)測主機(jī)接收電磁場信號強(qiáng)度，并生成爐管缺陷檢測圖，基于爐管缺陷 檢測圖檢出欲檢測爐管上的缺陷。
[0025] 上述激勵線圈激勵產(chǎn)生的交變電磁場的頻率< 10Hz，為低頻電磁場。
[0026] 利用本發(fā)明實(shí)施例的方法能夠檢測出爐管上的裂紋類和腐蝕類缺陷，且利用該方 法能夠?qū)t管滲碳層變化進(jìn)行檢測。
[0027] 監(jiān)測主機(jī)在接收到電磁場信號強(qiáng)度后，根據(jù)電磁場信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)生成爐管缺陷檢 測圖，如相位分析圖、頻率分析圖及幅值分析圖。
[0028] 監(jiān)測主機(jī)上生成的爐管缺陷檢測圖可利用電磁三維成像技術(shù)和/或3D旋轉(zhuǎn)顯示 技術(shù)顯示爐管缺陷檢測圖，由此能夠直觀顯示爐管上的缺陷位置。
[0029] 激勵線圈在欲檢測爐管的目標(biāo)區(qū)域上激勵產(chǎn)生交變電磁場，包括：利用設(shè)置有激 勵線圈的掃查器在欲檢測爐管的目標(biāo)區(qū)域上激勵產(chǎn)生交變電磁場，其中掃查器在檢測過程 中的掃查速度為每分鐘l〇-15ft(3-4. 5m);掃查器的最大穿透能力為0. 75"(19mm)碳金屬。
[0030] 利用本方法對爐管缺陷進(jìn)行檢測時，預(yù)先在欲檢測爐管上標(biāo)定基準(zhǔn)位置；激勵線 圈在基準(zhǔn)位置上激勵產(chǎn)生交變電磁場；傳感器線圈檢測基準(zhǔn)位置上的電磁場信號強(qiáng)度，并 發(fā)送至監(jiān)測主機(jī)；監(jiān)測主機(jī)接收該電磁場信號強(qiáng)度，并生成基準(zhǔn)比對圖。
[0031] 基于爐管缺陷檢測圖檢出欲檢測爐管上的缺陷，包括：將爐管缺陷檢測圖與和其 所對應(yīng)的基準(zhǔn)比對圖進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果確定欲檢測爐管上的缺陷。
[0032] 其中，將爐管缺陷檢測圖與和其所對應(yīng)的基準(zhǔn)比對圖進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果 確定欲檢測爐管上的缺陷，包括：將爐管缺陷檢測圖與爐管上標(biāo)定的無缺陷位置的基準(zhǔn)比 對圖進(jìn)行比較，確定欲檢測爐管上的裂紋類和/或腐蝕類缺陷。
[0033] 另外，將爐管缺陷檢測圖與和其所對應(yīng)的基準(zhǔn)比對圖進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果 確定欲檢測爐管上的缺陷還可以為：將爐管缺陷檢測圖與未服役爐管的基準(zhǔn)比對圖進(jìn)行比 較，獲取欲檢測爐管的滲碳層變化信息。
[0034] 基于上述的爐管缺陷檢測方法，本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)一步提供了一組試驗(yàn)，以驗(yàn)證上 述基于低頻電磁技術(shù)在檢測爐管缺陷中的效果，同時對上述檢測方法進(jìn)一步進(jìn)行說明。
[0035] 該試驗(yàn)利用表1中所示的三組爐管，其中第一組爐管試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)低頻電磁 技術(shù)對裂紋類和腐蝕類缺陷的檢出能力；第二組試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)低頻電磁技術(shù)對為服役 爐管滲碳的檢出能力；第三組試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)低頻電磁技術(shù)對已服役爐管滲碳的檢出能 力。

【權(quán)利要求】
1. 基于低頻電磁技術(shù)檢測爐管缺陷的方法，其特征在于，包括： 激勵線圈在欲檢測爐管的目標(biāo)區(qū)域上激勵產(chǎn)生交變電磁場，所述交變電磁場穿透所述 爐管并由所述激勵線圈的一側(cè)傳到所述激勵線圈的另一側(cè)； 傳感器線圈檢測所述目標(biāo)區(qū)域范圍內(nèi)的電磁場信號強(qiáng)度，并將所述電磁場信號強(qiáng)度發(fā) 送至監(jiān)測主機(jī)； 所述監(jiān)測主機(jī)接收所述電磁場信號強(qiáng)度，并生成爐管缺陷檢測圖，基于所述爐管缺陷 檢測圖檢出所述欲檢測爐管上的缺陷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述交變電磁場的頻率< 10Hz。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述爐管缺陷檢測圖檢出所述 欲檢測爐管上的缺陷包括：基于所述爐管缺陷檢測圖檢出所述欲檢測爐管上的裂紋類和腐 蝕類缺陷、以及對爐管滲碳層變化進(jìn)行檢測。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述監(jiān)測主機(jī)接收所述電磁場信號強(qiáng)度， 并生成爐管缺陷檢測圖，包括： 所述監(jiān)測主機(jī)根據(jù)接收的所述電磁場信號強(qiáng)度分別生成相位分析圖、頻率分析圖及幅 值分析圖。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括：利用電磁三維成像技術(shù)和 /或3D旋轉(zhuǎn)顯示技術(shù)顯示所述爐管缺陷檢測圖。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述激勵線圈在欲檢測爐管的目標(biāo)區(qū)域 上激勵產(chǎn)生交變電磁場，包括： 利用設(shè)置有激勵線圈的掃查器在欲檢測爐管的目標(biāo)區(qū)域上激勵產(chǎn)生交變電磁場，其中 所述掃查器在檢測過程中的掃查速度為每分鐘l〇-15ft(3-4.5m);所述掃查器的最大穿透 能力為〇? 75"（19mm)碳金屬。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括：預(yù)先在欲檢測爐管上標(biāo)定 基準(zhǔn)位置； 激勵線圈在所述基準(zhǔn)位置上激勵產(chǎn)生交變電磁場； 傳感器線圈檢測所述基準(zhǔn)位置上的電磁場信號強(qiáng)度，并發(fā)送至監(jiān)測主機(jī)； 所述監(jiān)測主機(jī)接收該電磁場信號強(qiáng)度，并生成基準(zhǔn)比對圖。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述爐管缺陷檢測圖檢出所述 欲檢測爐管上的缺陷，包括： 將所述爐管缺陷檢測圖與和其所對應(yīng)的基準(zhǔn)比對圖進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果確定所 述欲檢測爐管上的缺陷。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述將所述爐管缺陷檢測圖與和其所對 應(yīng)的基準(zhǔn)比對圖進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果確定所述欲檢測爐管上的缺陷，包括：將所述爐 管缺陷檢測圖與爐管上標(biāo)定的無缺陷位置的基準(zhǔn)比對圖進(jìn)行比較，確定所述欲檢測爐管上 的裂紋類和/或腐蝕類缺陷。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述將所述爐管缺陷檢測圖與和其所對 應(yīng)的基準(zhǔn)比對圖進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果確定所述欲檢測爐管上的缺陷，包括：將所述爐 管缺陷檢測圖與未服役爐管的基準(zhǔn)比對圖進(jìn)行比較，獲取所述欲檢測爐管的滲碳層變化信 肩、。
【文檔編號】G01N27/82GK104407044SQ201410743802
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】方舟, 趙文靜, 韓利哲, 劉德宇 申請人:中國特種設(shè)備檢測研究院