一种金属内壁腐蚀缺陷超声波射频信号特征识别及测量方法

摘要

本发明公开了一种金属内壁腐蚀缺陷超声波射频信号特征识别及测量方法，包括以下步骤：1)超声波传感器放置于对比试块上，利用超声波传感器及超声波仪器对对比试块底面的超声波射频信号进行水平线性校准，使对比试块底面超声波射频信号对应的声程等于对比试块的厚度；2)记录对比试块底面超声波射频信号的形状；3)利用超声波传感器在待检工件受检区域进行锯齿形扫查，当待检工件内壁超声波射频信号形状及声程发生变化时，则认定该位置存在内壁腐蚀缺陷；4)确定待检工件内壁腐蚀缺陷的自身高度，完成金属内壁腐蚀缺陷超声波射频信号特征识别及测量，该方法能够测量腐蚀缺陷自身的高度。

说明书

技术领域

本发明属于材料检测与分析技术领域，涉及一种金属内壁腐蚀缺陷超声波射频信号特征识别及测量方法。

背景技术

导致锅炉受热面管爆漏失效有诸多原因，而受热面管内壁腐蚀是主要原因之一。受热面管内壁腐蚀是指在汽水管道中发生的金属腐蚀。例如水冷壁内壁腐蚀的主要原因是腐蚀产物在管内壁生成积垢，积垢阻碍传热造成管壁和垢层温度高于介质温度，同时当积垢厚度增加到足以造成局部腐蚀的苛性浓度时，苛性腐蚀使水冷壁管的壁厚不均匀或减薄，腐蚀使金属损耗，严重时水冷壁管会发生爆漏失效。例如省煤器管易发生氧腐蚀，这种腐蚀是省煤器管内表面因氧的侵蚀作用造成的坑蚀，其是在一个小范围的管内壁上发生电池作用，管内壁金属为阳极，金属被溶掉，从而导致省煤器管腐蚀穿孔。

根据DL/T 438-2016《火力发电厂金属技术监督规程》和DL/T 939-2016《火力发电厂锅炉受热面管监督技术导则》要求，受热面管内壁腐蚀缺陷部位剩余壁厚小于最小需要壁厚时，腐蚀管段需要及时更换。但是受热面管腐蚀缺陷分布于管内壁，外观检查和表面检测都无法检出管内壁腐蚀缺陷，因受热面管排密集且数量巨大，现场不宜使用射线检测确定受热面管腐蚀部位，并且外观检查、表面检测及射线检测均不能测量出腐蚀缺陷自身高度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种金属内壁腐蚀缺陷超声波射频信号特征识别及测量方法，该方法能够测量腐蚀缺陷自身的高度。

为达到上述目的，本发明所述的金属内壁腐蚀缺陷超声波射频信号特征识别及测量方法包括以下步骤：

1)超声波传感器放置于对比试块上，利用超声波传感器及超声波仪器对对比试块底面的超声波射频信号进行水平线性校准，使对比试块底面超声波射频信号对应的声程等于对比试块的厚度；

2)记录对比试块底面超声波射频信号的形状；

3)利用超声波传感器在待检工件受检区域进行锯齿形扫查，当待检工件内壁超声波射频信号形状及声程发生变化时，则认定该位置存在内壁腐蚀缺陷；

4)在超声波仪器中，测量待检工件内壁腐蚀缺陷的超声波射频信号声程，根据所述待检工件内壁腐蚀缺陷的超声波射频信号声程确定待检工件内壁腐蚀缺陷的自身高度，完成金属内壁腐蚀缺陷超声波射频信号特征识别及测量。

步骤3)中，在扫查时，确保超声波对待检工件内壁进行100％扫查。

待检工件内壁腐蚀缺陷的自身高度H为：

H＝T-S；

其中，T为待检工件的厚度，S为待检工件内壁腐蚀缺陷的超声波射频信号声程。

对比试块与待检工件的材质、规格及热处理状态均相同。

超声波仪器能够匹配频率为15-25MHz的窄脉冲超声波传感器。

所述对比试块底面的超声波射频信号形状为W形的正弦函数波形。

W形的正弦函数波形的正半波包含3个波峰，第2个波峰的幅度最高；射频信号形状的负半波包含2个波谷。

待检工件内壁腐蚀会引起内壁超声波射频形状变化包括两种，第一种为待检工件内壁超声波射频信号的周期数量增加，且波幅降低；第二种为待检工件内壁超声波射频信号声程减小。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的金属内壁腐蚀缺陷超声波射频信号特征识别及测量方法在具体操作时，利用超声传感器扫查金属工件内壁的腐蚀缺陷，记录腐蚀缺陷的超声波射频信号，同时根据金属内壁腐蚀的超声波射频信号声程，计算内壁腐蚀缺陷的自身高度，操作方便、简单，便于推广及应用。

附图说明

图1为对比试块底面超声波射频信号的示意图；

图2为待检工件内壁腐蚀缺陷超声波射频信号的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

参考图1及图2，本发明所述的金属内壁腐蚀缺陷超声波射频信号特征识别及测量方法，包括以下步骤：

1)选取超声波传感器、对比试块及超声波仪器，组成检测系统，其中，对比试块与待检金属工件材质、规格、热处理状态均相同，对比试块没有影响超声波传播的缺陷。超声波仪器能够进行射频信号显示，超声波仪器能够匹配频率为15-25MHz的窄脉冲超声波传感器；

2)超声波传感器放置于对比试块上，利用超声波传感器及超声波仪器对对比试块底面的超声波射频信号进行水平线性校准，使对比试块底面超声波射频信号对应的声程等于对比试块的厚度；

3)记录对比试块底面超声波射频信号的形状；所述对比试块底面的超声波射频信号形状为W形的正弦函数波形，W形的正弦函数波形的正半波包含3个波峰，第2个波峰的幅度最高；射频信号形状的负半波包含2个波谷。

4)利用超声波传感器在待检工件受检区域进行锯齿形扫查，确保超声波对待检工件内壁进行100％扫查，当待检工件内壁超声波射频信号形状及声程发生变化时，则认定该位置存在内壁腐蚀缺陷；

5)在超声波仪器中，测量待检工件内壁腐蚀缺陷的超声波射频信号声程，根据所述待检工件内壁腐蚀缺陷的超声波射频信号声程确定待检工件内壁腐蚀缺陷的自身高度，完成金属内壁腐蚀缺陷超声波射频信号特征识别及测量。

待检工件内壁腐蚀缺陷的自身高度H为：

H＝T-S；

其中，T为待检工件的厚度，S为待检工件内壁腐蚀缺陷的超声波射频信号声程。

待检工件内壁腐蚀会引起内壁超声波射频形状变化包括两种，第一种为待检工件内壁超声波射频信号的周期数量增加，且波幅降低；第二种为待检工件内壁超声波射频信号声程减小。