水冷壁管壁厚主磁通超声波融合检测方法

　　0　引言

　　水冷壁管是电站锅炉内部的主要结构件,长期在火焰、烟气、飞灰等恶劣的环境中运行,腐蚀、磨损、拉裂等因素极易引起水冷壁管管壁的减薄,甚至发生爆漏事故,严重影响机组的安全和经济运行。因此,壁厚检测是火力发电厂水冷壁管检修的一项重要内容。采取人工目视判断再进行超声波定点壁厚测量,是目前检测管道壁厚的常用方法之一。由于受到人为因素的影响,漏检情况经常发生,加之超声波检测是接触式逐点测量,检测效率较低。

　　为了实现对水冷壁管的快速普查并对其壁厚缺陷作定量评价,人们研究出了多种方法。其中,磁性无损检测方法直接利用水冷壁管材料良好的导磁性,具有原理简单、检测灵敏度高、检测速度快等优点,因此在锅炉水冷壁管自动化检测方面表现出独特的优势[1]。为了对磁性检测信号作定量化解释,人们还基于等效磁偶极子、有限元、统计关系分析等方法建立了不同的数学模型[2,3],尤其是建立在大量检测数据基础上的统计关系模型表现出较好的应用前景。从近年国内外的应用研究情况来看,基于统计关系的缺陷定量评价模型的检测精度和可靠性还不够理想,误检、漏检现象时有发生。究其原因,是因为该模型实际上体现的是一种离线评价方法,而缺陷几何参数、构件材质、检测速度、磁极间距、测量间隙、材料应力等诸因素的微小差异,都会对磁性检测数据产生直接影响,如果无法保证相同的检测条件,建模所用的数据与需定量解释的检测数据之间就缺乏可比性,这必然会影响模型的有效性和定量评价结果　　的准确性。因此,实现对检测数据的在线评价是　提高水冷壁管壁厚定量评价模型精度的关键。

　　1　水冷壁管壁厚检测方法

　　壁厚无损检测的方法很多,其中,基于一定磁路设计的磁通检测方法效率较高,且容易实现检测过程的自动化,而超声波因其方向性好、穿透能力强,所以用其检测壁厚的准确度较高。

　　1.1　磁桥路壁厚检测原理

　　磁桥路测量法是一种间接测量主磁通的方法,其基本原理是:在励磁磁路与被测水冷壁管之间设置一个包含气隙的磁通测量桥,将集成Hall元件置于磁通测量桥中部的气隙中,通过测量桥路中磁感应强度的微小变化来判断被测水冷壁管壁厚的减薄[1]。磁桥路测量单元包含衬铁、永久磁铁、磁通测量桥和集成Hall元件等,其原理如图1所示。

　　由于水冷壁管的管壁、磁通测量桥以及衬铁中的磁通Φt、Φb、Φr可分别由其各自的截面积与平均磁感应强度的乘积给出,根据磁通连续性定理,可以得出如下关系