[发明专利]用于冷凝器不锈钢波纹管的导波检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于冷凝器不锈钢波纹管的导波检测方法，属于无损检测技术领域。本发明利用压电晶片的逆压电效应和压电效应，在波纹管中激励和接收导波，并通过对声能的分析来对波纹管的缺陷有无等进行检测。

背景技术

在我国，83％以上的电力是由火力发电厂提供的。进入21世纪以来，随着国内经济的快速发展，电力工业的发展也十分迅速。火力发电厂的高压加热器和凝汽器大都采用黄铜管、碳钢或不锈钢管作热交换管。这些管材除了在生产和安装时留下的隐性缺陷并在运行过程继续扩展外，在管道使用过程还会产生各种新的缺陷，如管内沉积物引起的点腐蚀、化学气体诱发形成的管外环形槽状腐蚀坑以及管内流水冲击磨蚀等，从而导致泄漏。

现今，对工业管道在役状况的无损检测方法主要包括超声、磁粉、射线、渗透和涡流检测等方法。由于热交换器中热交换管的管束密度较大，空间分布紧凑，采用普通检验方法难以进行有效检查，因此对于冷凝器不锈钢波纹管进行无损检测主要采用涡流检测技术。但在实际检测中采用涡流检验方法需要逐点探测，耗时费力，难以进行大批量的检查。此外，仅依靠涡流检测通常也难以区分缺陷的种类和形状。

超声导波技术是一种新兴的无损检测方法，特别适用于管、杆和板等多种结构的缺陷检测和健康状况评估。该技术可以利用少量传感器对结构进行长距离大范围检测，可以对结构整个横截面上的缺陷进行检测，可以通过调节模态和频率，选取适合的单个或多个导波模态对结构进行健康状况评估。

从总的调研情况来看，国内外对一般工业管道的健康状况检测研究较多，许多检测方法趋于成熟，在工程实际中得到了一定的应用，取得了良好效果。而针对大型火电站锅炉管网这种特殊的检测对象，将无损检测技术用于热交换管损伤检测的文献较少。而实时状态检验的高经济性、高效率是必不可少的，因此需要发明一种能够进行长距离检测的无损检测技术，满足冷凝器不锈钢波纹管检测的工程要求。

发明内容

本发明的目的在于通过提供一种用于冷凝器不锈钢波纹管的导波检测方法，利用超声导波技术来实现冷凝器不锈钢波纹管中大范围、长距离快速检测，能够进行长距离检测，检测信号简单明了、便于分析，进而降低检测成本。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案。

本发明包括：压电晶片2安装在波纹管1上，和功率放大器4相连接，功率放大器4与函数发生器3，函数发生器3的输出端和数字示波器5的输入端连接，计算机6和数字示波器5连接，压电晶片2同时也和数字示波器5连接。

本发明的利用纵向模态超声导波对冷凝器不锈钢波纹管缺陷有无测量的方法是通过以下步骤实现的：

在波纹管1直管端位置安装压电晶片2，该压电晶片同时用于激励和接收波纹管中的导波信号；

由函数发生器3产生一个经Hanning窗调制的中心频率可调的窄带脉冲，该中心频率点附近范围内，所选导波模态几乎是非频散的，它的群速度随频率的变化很小，信号的包络与幅度在传播过程可保持相对不变；同时该导波模态传播速度是最快的，所以任何不希望出现的模式信号都在其后到达，易于在时域内区分出感兴趣的信号；

激励信号经功率放大器4进行功率放大，而后加载在压电晶片2，在波纹管1中激励所选取的纵向导波模态；

激励的导波信号在波纹管1中传播至端面或缺陷处会发生反射，而后被压电晶片2捕获到而后传入示波器5显示接收到的波形，并通过数据端口存储到计算机6，读取缺陷波包和已知特征波包的到达时间。

由于波纹管外壁结构复杂，实际传播距离比轴向长度略长，因此只通过缺陷波包到达时间来计算缺陷的轴向位置会出现偏差。若读取位置已知的特征波包(如端面)到达时间为参考，就可以减少这种偏差，准确计算出缺陷的轴向位置，即实现缺陷的识别和定位。

本发明采用了以上的技术方案，达到了以下效果：

可以对冷凝器不锈钢波纹管缺陷有无进行快速、有效地测量；只需在波纹管的一个端头安装传感器即可对整根波纹管进行检测，检测方便，效率高，劳动强度低。

附图说明

图1本发明整体安装示意图；

图2不锈钢管中纵向模态导波的群速度频散曲线图；

图3激励信号时域波形图；

图4使用压电晶片自激励自接收时的接收信号。

图中，1、波纹管，2、压电晶片，3、函数发生器，4、功率放大器，5、数字示波器，6、计算机。

具体实施方式

结合本发明方法的内容提供一下实施例：