火力发电厂锅炉小径管对接焊缝远场涡流检测地研究.pdfVIP

火力发电厂锅炉小径管对接焊缝远场涡流检测的研究 湖南省电力试验研究所邹建伟 【摘要】本支介绍1小口径管对接焊缝远场涡流检测的原理以及对接焊缝远场涡流探头和 检测试样的设计、制作的情况，通过对小口径管对接焊缝不同规格的典型缺陷远场涡流检测圈 形特征进行分析研究：：得到j一些很有参考价值的焊缝缺陷响应图形规律与特．1t，成功地实现 j锅炉小径管对接悍缝管外的远场涡流透壁检验。并将研究成果应用干现场辁目§，辅以射线检 验作佐证，收到j较好的检测效果。 【关键词】火力发电厂 锅炉 小径管远场涡流涡流检测 一、前 言 电站锅炉在制造、安装、检修过程中对小口径管对接焊缝质量的控制目前主要采用射线探 伤和超声波探伤。射线探伤能有效地发现焊缝中体积型缺陷如气孔、夹渣，在满足某些检测条 件的前提下也能发现平面状缺陷如裂纹、未熔合、根部未焊透等，且形象直观、易于判断，定性 定量性能好，探伤结果保存久，但材料消耗多、劳动强度大、检验环节多，结果出具不及时、工效 很慢，且射线对人身有害，现场不能交叉作业。超声波探伤仅能探测根部缺陷，不能检查整个焊 缝截面，对体积型缺陷灵敏度低，误判、漏检可能性大，且只能用于壁厚大于7ram以上的小口 径管。在大型电站锅炉结构中，小口径管组成的系统如受热面、给水、排汽、排污尊部件占主要 成分且数量大、质量要求高，因此小口径管的焊接及质量控制成了电站锅炉制造萤装或运行检 修中关键的工序。无论是质量控翩、工期进度，还是工序的有效衔接，常用的检测方法显然不能 完全满足要求。研究开发一种新的检测技术，推广到电站锅炉制造、安装、检修充：程，小口径管 对接焊缝的质量控制中，将会有极大的应用价值。基于这种目的，本课题组选择r远场涡流检 测技术作为研究开发的目标。 二、小口径管焊缝远场涡流检测的原理 远场涡流检测是一种能穿透一定壁厚的低频涡流检测技术。将一个激励线圈(又称发射 圈)和一个距激励线圈约二倍管内径的较小的测量线圈(叉称接收线圈)同时放入被检管子内， 测量线圈就能有效接收管壁返回管内后的磁场，从而检测管子原材料中的缺陷和腐蚀程度。 但小口径管对接焊缝涡流检测只能在管子外壁进行，采用专门型式的探头，其原理与一般 的远场涡流探伤大致一样，也有一个激励线圈产生磁场，磁场透过管壁为另一侧的测量线圈接 收。激励线圈所在的平面与接收线圈所在的平面相互垂直，以减少磁场传递时间和距离，有利 于检测信号的有效提取。小口径管焊缝远场涡流探伤原理框图见图1。 一262— 囤I小口径管远场涡流检测原理挺图 三、对接焊缝远场涡流探头的型式设计及结构研制 对接焊缝远场涡流探头的设计制作及结构： 锅炉小口径管对接焊缝检测，一般的检测线圈显然是不适合的，须设计专用探头。根据现 场检测要求探头设计成马鞍型，由两组线圈组成，一组线圈通以低频交流电发射磁场，另一组 线圈接收透过工件后的磁场。两组线圈间须采用屏蔽措施控制检测区域的磁场，引导发射线圈 的磁场向固定的接收线圈方向传递，这样可减少发射线圈与接收线圈的距离尺寸。 远场涡流检测的不是线圈的阻抗，而是接收线圈感应电压与发射线圈激励电流间的相位 差．通常在设计远场涡流探头时，激励线圈的尺寸要求适中，才能使线圈发射的磁场穿透双倍 管壁，让接收线圈感应到磁场，而这种磁场一般较微弱，所以，只有增加激励线圈的功率，才能 保证接收线圈接到所需的检测信号。 针对电厂小口径管对接焊缝检测的特殊性设计的 马鞍式探头，其外形的特点是马鞍下部的中央有一条 凹槽，凹槽的宽窄、深浅与小口径管焊缝外形尺寸相适 应。焊缝外形尺寸包括焊缝余高、余高差和焊缝宽度， 具体尺寸大小按《电力建设施工及验收技术规范》(火 力发电厂焊接篇)的质量标准规定，见表l。探头中的 两线圈中放置由屏蔽材料嗣成的屏蔽层；有效地阻隔 两线圈产生的磁场相互干扰，降低噪声信号，提高检测 灵敏度，满足现场检验工作的需要。(见图2)。 马鞍式远场涡流探头具有重量轻、连接方式简单、 操作简便、捡测灵敏度高等优点，其检测频率范围为 30～500Hz，探头内径受检小口径管外径大Imm，避免 探头与焊缝产生磨损。探头的结构与尺寸对检测深度、 图2马鞍式远场涡流操头设计蛩式 263～ 检测灵敏度和分辨率有较大的影响。