專利名稱：超聲波測量鍋爐管內(nèi)壁氧化層厚度的校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超聲波無損探傷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲波測量鍋爐管內(nèi)壁氧化層厚度的校準(zhǔn)方法。
背景技術(shù)：
測量鍋爐管內(nèi)壁氧化層厚度，采用高頻超聲波測厚系統(tǒng)，由高頻窄脈沖的高頻探頭和超聲波脈沖發(fā)生/接收器組成，可以分辨氧化層/金屬基體界面的發(fā)射信號，從而測量
氧化層厚度。如果默認超聲波在氧化層中傳播速度與在管壁金屬中傳播速度相等，氧化層厚度可以直接從探傷儀上讀出，這也是現(xiàn)在常用的方法。也有人對超聲波在氧化層中的傳播速度進行標(biāo)定，通過管道割開后，顯微鏡觀察測量厚度，標(biāo)定超聲波在氧化層傳播速度。但是通過不同厚度氧化層標(biāo)定超聲波速度，發(fā)現(xiàn)氧化層較薄時，聲速很小，聲速隨氧化層厚度增加而增加，標(biāo)定的聲速最大和最小之差約觀00米/秒，對氧化層厚度測量造成很大誤差。這種標(biāo)定方法沒有區(qū)分氧化層的多層結(jié)構(gòu)，超聲波在不同層的傳播速度是不同的，標(biāo)定時就會出現(xiàn)上述現(xiàn)象，因此上述標(biāo)定校準(zhǔn)方法從根本上無法適應(yīng)多層結(jié)構(gòu)的氧化層厚度的準(zhǔn)確測量。鍋爐管內(nèi)壁氧化層厚度可以計算管壁等效運行溫度，對鍋爐管的壽命管理非常重要，因此一種準(zhǔn)確的鍋爐管內(nèi)氧化層測厚校準(zhǔn)方法是非常有實用意義的。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述背景技術(shù)中提到的現(xiàn)有鍋爐管內(nèi)壁氧化層厚度測量結(jié)果誤差較大的不足，本發(fā)明提出了一種超聲波測量鍋爐管內(nèi)壁氧化層厚度的校準(zhǔn)方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是，超聲波測量鍋爐管內(nèi)壁氧化層厚度的校準(zhǔn)方法，其特征是該方法包括以下步驟步驟1 將探傷儀、高頻探頭和電腦構(gòu)成超聲波測量系統(tǒng)，將高頻探頭貼合在鍋爐管外壁，調(diào)整探傷儀視窗和增益，觀察內(nèi)壁氧化層超聲圖像，當(dāng)?shù)玫角逦墓鼙诮饘俸蛢?nèi)氧化層界面回波、內(nèi)氧化層和外氧化層界面回波以及外氧化層和空氣界面回波時，保存圖像并發(fā)送至電腦；步驟2 在步驟1獲得的圖像上分別獲得內(nèi)氧化層和外氧化層厚度的測量值，通過超聲波在管壁金屬、內(nèi)氧化層和外氧化層中的不同傳播速度對鍋爐管內(nèi)壁氧化層厚度進行校準(zhǔn)。所述探傷儀的型號為Karl Deustch ECH0GRAPH 1090 DAC。所述高頻探頭的頻率為15兆赫茲。所述氧化層厚度的計算公式為其中
δ ‘為校準(zhǔn)后的氧化層厚度；δ inner為超聲波探傷儀直接測量的內(nèi)氧化層厚度；δ outer為超聲波探傷儀直接測量的外氧化層厚度；Clo為超聲波在管壁金屬中的傳播速度；Cli為超聲波在內(nèi)氧化層中的傳播速度；Cl2為超聲波在外氧化層的傳播速度。本發(fā)明校準(zhǔn)方法基于氧化層的雙層結(jié)構(gòu)，分層標(biāo)定超聲波在其中的傳播速度，進而校準(zhǔn)氧化層厚度。該方法具有堅實的科學(xué)依據(jù)，能夠顯著提高鍋爐管內(nèi)壁氧化層厚度超聲波測量的精確度。


圖1為鍋爐管內(nèi)壁氧化層厚度超聲波測量系統(tǒng)；圖2為超聲波在內(nèi)壁氧化層中傳播示意圖；圖3為超聲波在內(nèi)壁氧化層傳播的回波圖像。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對優(yōu)選實施例作詳細說明。應(yīng)該強調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。通過對9-12%鉻鐵馬氏體鋼(包括P91，P92，P122，HT9)在水蒸汽環(huán)境和超臨界水環(huán)境中氧化過程的研究，發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁氧化層具有典型的雙層結(jié)構(gòu)，即致密的四氧化二鉻鐵 FeCr2O4內(nèi)氧化層和粗糙多孔的四氧化三鐵!^e3O4外氧化層。由于這兩層結(jié)構(gòu)物質(zhì)的彈性常數(shù)和密度不同，超聲波在其中的傳播速度是不同的。超聲波縱波在固體里傳播速度可以表示為
權(quán)利要求
1.超聲波測量鍋爐管內(nèi)壁氧化層厚度的校準(zhǔn)方法，其特征是該方法包括以下步驟 步驟1 將探傷儀、高頻探頭和電腦構(gòu)成超聲波測量系統(tǒng)，將高頻探頭貼合在鍋爐管外壁，調(diào)整探傷儀視窗和增益，觀察內(nèi)壁氧化層超聲圖像，當(dāng)?shù)玫角逦墓鼙诮饘俸蛢?nèi)氧化層界面回波、內(nèi)氧化層和外氧化層界面回波以及外氧化層和空氣界面回波時，保存圖像并發(fā)送至電腦；步驟2 在步驟1獲得的圖像上分別獲得內(nèi)氧化層和外氧化層厚度的測量值，通過超聲波在管壁金屬、內(nèi)氧化層和外氧化層中的不同傳播速度對鍋爐管內(nèi)壁氧化層厚度進行校準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲波測量鍋爐管內(nèi)壁氧化層厚度的校準(zhǔn)方法，其特征是所述探傷儀的型號為 Karl Deustch ECH0GRAPH 1090 DAC。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲波測量鍋爐管內(nèi)壁氧化層厚度的校準(zhǔn)方法，其特征是所述高頻探頭的頻率為15兆赫茲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲波測量鍋爐管內(nèi)壁氧化層厚度的校準(zhǔn)方法，其特征是所述氧化層厚度的計算公式為
全文摘要
本發(fā)明公開了超聲波無損探傷技術(shù)領(lǐng)域中的一種超聲波測量鍋爐管內(nèi)壁氧化層厚度的校準(zhǔn)方法。該發(fā)明的校準(zhǔn)方法基于氧化層的雙層結(jié)構(gòu)，分層標(biāo)定超聲波在其中的傳播速度，進而校準(zhǔn)氧化層厚度。該方法具有堅實的科學(xué)依據(jù)，能夠顯著提高鍋爐管內(nèi)壁氧化層厚度超聲波測量的精確度。
文檔編號G01B17/02GK102305607SQ20111013626
公開日2012年1月4日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者張乃強, 徐鴻, 李寶讓 申請人:華北電力大學(xué)