專利名稱：：一種屏蔽激磁定量檢測探頭及方法
技術領域：
：本發明涉及檢測技術，特別是涉及一種屏蔽激磁定量檢測探頭及方法。
背景技術：
：高參數電站鍋爐經過一段時間運行后，鍋爐內奧氏體鋼管中流動的高溫蒸汽和管壁金屬會發生氧化反應，生成氧化物(氧化物的主要成份為四氧化三鐵)，這些氧化物附著在管內壁上，形成氧化皮。隨著鍋爐運行時間的增加，管壁上附著的氧化皮逐漸加厚。在鍋爐啟停過程中，由于管壁冷熱溫差比較大，而管壁與附著在其上的氧化皮的膨脹系數差和收縮系數差均比較大，氧化皮與管壁之間的結合力又比較弱，所以，氧化皮容易脫落。脫落的氧化皮在處于高溫受熱面的管道下彎處產生堆積，從而堵塞管道通路，而管道堵塞往往會導致爆管事故。為了避免由于脫落的氧化皮堵塞管道而導致的爆管事故的發生，需要對脫落的氧化皮堆積量進行檢測。氧化皮堆積量的檢測所采用的方法通常是通過在奧氏體不銹鋼管外部施加一個穩恒磁場，將管道內部氧化皮磁化，利用管道外的》茲敏元件4企測被》茲化的氧化皮產生的感應》茲強，從而推定氧化皮的堆積量。專利號為ZL03109490.2、
專利名稱：為"一種奧氏體不銹鋼管內氧化物的磁性無損檢測方法及裝置"的中國專利中，檢測裝置中的探頭包括一個尺寸比較大的U型氧化體磁鐵和一個霍爾元件。該U型磁鐵用于產生外部穩恒磁場，霍爾元件用于采集氧化皮產生的感應磁強。由于U型磁鐵尺寸比較大，在鋼管管壁較薄時，管內氧化皮很容易被吸附在磁極附近，并隨磁鐵的移動而移動，這樣，磁鐵的吸附作用改變了氧化皮的堆積狀態，u型磁鐵沿管的圓周方向轉動檢測時，導致對管內氧化皮堆積高度的誤判。另外，由于u型磁鐵尺寸比較大，而鍋爐內管束間距比較小，所以，采用該專利裝置在對某一鋼管進行檢測時，該鋼管周圍臨近的鋼管及鋼管內的氧化皮都會在一定程度上被磁化，這樣，檢測裝置檢測得到的磁信號相當雜散，可靠性較差。隨著鋼管內氧化皮堆積厚度的增加，該專利所述的檢測裝置的檢測信號很容易快速趨于飽和，理想檢測條件下的有效氧化皮堆積量僅為10mm。在電廠中，一般引發爆管程度的氧化皮堆積量必定遠遠超過10mm。在專利號為ZL2007100121994.2、
專利名稱：為"奧氏體不銹鋼管內部氧化物的磁性無損檢測裝置，，的中國專利中，檢測裝置中的探頭采用2至8個條狀氧化體磁鐵、磁敏元件和補償磁敏元件；探頭尺寸仍然比較大，容易受到外界感應磁強的影響。該專利通過分析檢測結果以及鋼管內徑、外徑、壁厚分別為35mm、55mm、10mm的鋼管內氧化皮的堆積量特性曲線，推斷出氧化皮的幾種可能的堆積量。該檢測裝置提高了氧化皮堆積量的檢測范圍，檢測范圍為035mm。實際應用中，發電機組的年代、標準和鍋爐產地等情況的差異，導致了現場奧氏體管道的內外徑變化很大；并且現場中，一些鋼管內氧化皮堆積量遠遠超過35mm的范圍，這樣就限制了該裝置的使用范圍；根據堆積量特性曲線推算氧化皮堆積量的方法也比較復雜，也無法確定具體的氧化皮堆積量。另外，由于磁敏元件與管道徑向夾角為0~75°,所以，探頭的安裝要求比較高，不適于現場操作。由此可見，現有技術中，由于檢測裝置中探頭尺寸比較大，而鍋爐管束間距比較小，所以，檢測信號比較雜散，可靠性差。
發明內容有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種屏蔽激磁定量檢測探頭及方法，探頭尺寸較小，能減少奧氏體鋼管內的氧化皮堆積量的檢測干擾。為了達到上述第一目的，本發明提出的技術方案為一種屏蔽激磁定量檢測探頭，包括矩形恒定永磁體、L型屏蔽元件和磁敏元件，L型屏蔽元件附著在矩形恒定永磁體的一個橫側面部分、非工作面的S極部分，》茲敏元件位于矩形恒定永i茲體非工作面的N極與S極交互區的》茲場強度零值位；其中，所述矩形恒定永磁體用于在被測奧氏體鋼管外部產生一個穩定磁場；所述L型屏蔽元件用于屏蔽矩形恒定永磁體的一個橫側面部分、非工作面S極部分的》茲場；所述》茲敏元件用于在^皮測奧氏體鋼管內氧化皮產生的感應》茲場內移動時，感生出激》茲電流，激i茲電流的激》茲作用導致/P茲通量的產生，根據磁通量的變化，感生出氧化皮堆積量的檢測電流。本發明中，所述》茲敏元件包括》茲芯以及纏繞在^茲芯上的激勵線圈和檢測線圏；其中，所述激勵線圏用于在被測奧氏體鋼管內氧化皮產生的感應磁場內移動時，感生出激磁電流，以激勵石茲芯；所述》茲芯用于根據激勵線圏內激》茲電流的激勵作用，產生磁通量；所述檢測線圏用于根據磁芯磁通量的變化，感生出氧化皮堆積量的檢測電流。本發明中，所述》茲壽文元件為一個點源。本發明中，所述點源的直徑小于lmm,長度小于3mm。本發明中，所述L型屏蔽元件由坡莫合金或者純鐵制成。本發明中，所述矩形恒定永磁體由釹鐵硼永》茲合金制成。為了達到上述第二目的，本發明提出的技術方案為一種屏蔽激磁定量檢測方法，包括如下步驟a、設定磁強計的磁場強度初值；b、磁強計探頭工作面接觸被測奧氏體鋼管外壁，沿被測奧氏體鋼管長度方向移動，記錄檢測得到的磁場強度最大值對應的鋼管位置、磁場強度由最大值減小到初值時對應的鋼管位置；c、磁強計探頭附著有L型屏蔽元件的矩形恒定永》茲體橫側面部分觸被測奧氏體鋼管外壁，從被測奧氏體鋼管外壁底部開始，沿著鋼管圓周方向移動，記錄》茲場強度減'J、到初值時對應的鋼管位置。本發明方法中，所述步驟a之前，還包括步驟調整i茲敏元件，使其處于附著有L型屏蔽元件的矩形恒定永磁體非工作面的N極與S極交互區的磁場強度零值位。本發明方法中，所述調整磁敏元件，使其處于附著有L型屏蔽元件的矩形恒定永磁體非工作面的N極與S極交互區的磁場強度零值位步驟之前，還包括步驟查找附著有L型屏蔽元件的矩形恒定永i茲體非工作面的N極與S極交互區的磁場強度零值位。本發明方法中，采用另一》茲強計測量矩形恒定永》茲體非工作面的N極與S極交互區，磁強計顯示為O值的位置即為矩形恒定永磁體的磁場強度零值位。綜上所述，本發明采用L型屏蔽元件，使得探頭非工作面的磁場強度小于等于屏蔽前所具有的磁場強度的2%,同時，使得矩形恒定永磁體磁場強度的利用率提高至少30%，這樣，探頭可以制作得小而薄，減少磁能損失，也減少管束間的相互干擾。圖1為屏蔽激磁定量檢測探頭的非工作面結構示意圖。圖2為屏蔽激磁定量檢測探頭的工作面結構示意圖。圖3為磁敏元件的結構組成示意圖。圖4為屏蔽激磁定量檢測方法的流程圖。圖5為凈皮測奧氏體鋼管內氧化皮在^笨頭施加的》茲場作用下產生感應/f茲場的示意圖。圖6為磁強計探頭沿被測奧氏體鋼管長度方向的檢測方法示意圖。圖7為i茲強計:探頭沿;陂測奧氏體鋼管圓周方向的^r測方法示意圖。圖8為處于干燥狀態的奧氏體鋼管內氧化皮感應磁場強度與氧化皮重量的對應關系。圖9為處于潮濕狀態的奧氏體鋼管內氧化皮感應磁場強度與氧化皮重量的對應關系。具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例對本發明作進一步地詳細描述。圖1為屏蔽激磁定量檢測探頭的非工作面結構示意圖。圖2為屏蔽激磁定量檢測探頭的工作面結構示意圖。如圖1、圖2所示，本發明所述屏蔽激磁定量檢測探頭包括矩形恒定永磁體1、L型屏蔽元件2和磁敏元件3,L型屏蔽元件2附著在矩形恒定永i茲體1的一個橫側面部分、非工作面的S極部分，磁敏元件3位于矩形恒定永》茲體1非工作面的N極與S極交互區的;茲場強度零值位；其中，矩形恒定永磁體1用于在被測奧氏體鋼管外部產生穩定磁場；L型屏蔽元件2用于屏蔽矩形恒定7Ja茲體1的一個4黃側面部分、非工作面S4及部分的i茲場；,茲敏元件3用于在^皮測奧氏體鋼管內氧化皮產生的感應》茲場內移動時，感生出激^茲電流，激/f茲電流的激i茲作用導致》茲通量的產生，根據》茲通量的變化，感生出氧化皮堆積量的檢測電流。本發明中，探頭工作面可以是探頭的正面，也可以是探頭的反面；與探頭工作面相對的一面即為^:頭非工作面。L型屏蔽元件2由坡莫合金或者純鐵制成；矩形恒定永石茲體1由釹鐵硼永》茲合金制成。探頭中附著有L型屏蔽元件的矩形恒定永磁體可以制作得小而薄，其體積范圍為5mmx10mmx20mm5mmx15mmx25mm;實際應用中，附著有L型屏蔽元件的矩形恒定永磁體的具體大小視奧氏體鋼管管壁厚度而定。圖3為磁敏元件的結構組成示意圖。如圖3所示，磁敏元件3包括磁芯32以及纏繞在磁芯32上的激勵線圏31和檢測線圏33;其中，激勵線圖31用于在被測奧氏體鋼管內氧化皮產生的感應石茲場內移動時，感生出激》茲電流，以激勵磁芯；磁芯32用于根據激勵線圏內激磁電流的激勵作用，產生磁通量；檢測線圏33用于根據磁芯磁通量的變化，感生出氧化皮堆積量的檢測電流。》茲敏元件3為一個點源，其直徑小于lmm,長度小于3mm。圖4為屏蔽激》茲定量沖企測方法的流程圖。如圖4所示，本發明所述一種屏蔽激》茲定量^r測方法，包括如下步驟a、設定;茲強計的石茲場強度初值；圖5為被測奧氏體鋼管內氧化皮在探頭施加的磁場作用下產生感應磁場的示意圖。如圖5所示，在被測奧氏體鋼管外，探頭的工作面產生的^f茲場強度為Mh，由矩形恒定永磁體N極到S極的磁力線用實線表示，磁力線穿過被測奧氏體鋼管管壁，對被測奧氏體鋼管內的氧化皮進行磁化。磁化后的氧化皮產生一個比較強的感應石茲場，該感應》茲場的/f茲力線用虛線表示，該感應磁場的》茲場強度為Mu，存在關系MB=MF+MD，其中，Mp為被測奧氏體鋼管內附著在管壁上的氧化皮被磁化后產生的感應磁場，MD為被測奧氏體鋼管內脫落的氧化皮被石茲化后產生的感應》茲場。凈皮測奧氏體鋼管內氧化皮產生的感應/f茲場的》茲力線同樣可穿過被測奧氏體鋼管管壁，這樣，被測奧氏體鋼管外部的磁場強度M為矩形恒定永;茲體產生的》茲場強度MH與被測奧氏體鋼管內氧化皮產生的感應》茲場強度Mb的矢量和，即，M=MH+MB。如果被測奧氏體鋼管內有氧化皮堆積時，MD=M-(MH+MB);如果被測奧氏體鋼管內沒有氧化皮堆積時，MD=0，M，=MH+MF，M，為被測奧氏體鋼管中沒有氧化皮時外部的磁場強度。將M，作為被測奧氏體鋼管的參考磁場強度，即，作為磁場強度初值。b、磁強計探頭工作面接觸被測奧氏體鋼管外壁，并沿被測奧氏體鋼管長度方向移動，記錄檢測得到的磁場強度最大值對應的鋼管位置、磁場強度由最大值減小到初值時對應的鋼管位置；磁場強度由最大值減小到初值時，磁場強度初值對應的鋼管位置之間的距離即為被測奧氏體鋼管內氧化皮堆積長度。c、i茲強計:探頭附著有L型屏蔽元件的矩形恒定永/磁體橫側面部分觸^皮測奧氏體鋼管外壁，從被測奧氏體鋼管外壁底部開始，沿著鋼管圓周方向移動，記錄磁場強度減小到初值時對應的鋼管位置。磁場強度減小到初值時對應的鋼管位置距離被測奧氏體鋼管內壁底部的高度即為被測奧氏體鋼管內氧化皮堆積高度。本發明方法中，在所述步驟a之前，還包括步驟調整磁敏元件，使其處于附著有L型屏蔽元件的矩形恒定永/磁體非工作面的N極與S極交互區的磁場強度零值位。本發明方法中，所述調整磁敏元件，使其處于附著有L型屏蔽元件的矩形恒定永磁體非工作面的N極與S極交互區的磁場強度零值位步驟之前，還包括步驟查找附著有L型屏蔽元件的矩形恒定永i茲體非工作面的N極與S極交互區的》茲場強度零值位。本發明方法采用另一^f茲強計測量矩形恒定7lof茲體非工作面的N極與S極交互區，磁強計顯示為0值的位置即為矩形恒定永石茲體的》茲場強度零值位。實施例本實施例中采用包含有探頭的磁強計檢測奧氏體鋼管內氧化皮堆積量。本實施例采用如圖1、2所示的探頭。被測奧氏體鋼是由鉻鎳(Cr-Ni)材料制成的，具有弱磁性，而奧氏體光管內脫落的氧化皮具有強磁性。奧氏體鋼管外的探頭施加的磁場對氧化皮產生激磁作用。探頭中的矩形恒定永磁體是由釹鐵硼材料制成的，其對奧氏體鋼管施加的磁場具有磁強高、穩定性好的特點；但是，如果矩形恒定永磁體磁強很高，那么，在探頭沿著奧氏體鋼管外壁移動時，奧氏體鋼管內的氧化皮也會隨著探頭的移動而移動，這樣就無法測量氧化皮在奧氏體鋼管內的堆積狀態。另外，由于電站鍋爐內管束之間的距離比較近，矩形恒定永磁體很容易對被測奧氏體鋼管相鄰鋼管內的氧化皮產生激^f茲作用，相鄰鋼管內氧化皮形成的感應》茲場又會干擾對;陂測奧氏體鋼管的測量。針對上述原因，本實施例采用L型屏蔽元件，將矩形恒定永磁體一個橫側面部分、非工作面的S極部分屏蔽掉，使得探頭非工作面的磁場強度小于等于屏蔽前所具有的磁場強度的2%。L型屏蔽元件的材質為坡莫合金或純鐵。另外，L型屏蔽元件能使得矩形恒定永磁體磁場強度的利用率提高至少30%,這樣，探頭可以制作得小而薄，減少磁能損失，也減少周圍環境對探頭的影響。本實施例采用的磁強計包括探頭、信號采樣單元、信號處理單元、單片機、顯示單元以及電源；其中，電源對探頭中》茲敏元件的激勵線圏進行電源供電；信號采樣單元對磁敏元件檢測線圏中的檢測電流進行采樣，將模擬信號變換為數字信號；信號處理單元用于對采樣得到的數字電流進行濾波、放大等處理；單片機根據信號處理單元處理后的數字電流，得到相應的磁場強度。本實施例中，對奧氏體鋼管內氧化皮堆積量的屏蔽激磁定量檢測方法，包括如下步驟1、設定磁強計的磁場強度初值；2、磁強計探頭工作面接觸被測奧氏體鋼管外壁，并沿被測奧氏體鋼管長度方向移動，記錄檢測得到的磁場強度最大值對應的鋼管位置、磁場強度由最大值減小到初值時對應的鋼管位置；圖6為磁強計探頭沿被測奧氏體鋼管長度方向的檢測方法示意圖。如圖6所示，探頭沿鋼管長度方向移動時，磁強計顯示的磁場強度為最大值時，記錄該最大值對應的鋼管位置C;在磁場強度最大值對應的鋼管位置C兩側，當磁強計顯示的磁場強度值由最大值減小到初值時，記錄此時的鋼管位置A和B;鋼管位置A與鋼管位置B之間的長度即為氧化皮堆積的長度。3、磁強計探頭附著有L型屏蔽元件的矩形恒定永磁體橫側面部分觸被測奧氏體鋼管外壁，從被測奧氏體鋼管外壁底部開始，沿著被測奧氏體鋼管圓周方向移動，記錄^茲場強度減小到初值時對應的鋼管位置；圖7為磁強計探頭沿被測奧氏體鋼管圓周方向的檢測方法示意圖。如圖7所示，探頭從被測奧氏體鋼管外壁底部開始，沿著鋼管圓周方向移動，磁強計顯示的/f茲場強度值減小到初值時，記錄此時的鋼管位置D;鋼管位置D到鋼管內壁底部的距離即為氧化皮堆積的高度。經過步驟1~3，即可定量確定被測奧氏體鋼管內氧化皮的堆積量。實際應用中，在設定磁強計的磁場強度初始值之前，調整磁敏元件，使其處于附著有L型屏蔽元件的矩形恒定永^茲體非工作面的N極與S極交互區的磁場強度零值位。從理論上講，附著有L型屏蔽元件的矩形恒定永磁體的N極與S極的交界面的磁場強度應為零值；但是，在實際應用中，在附著有L型屏蔽元件的矩形恒定永磁體非工作面的N極與S極交互區，查找到三處區域的磁場強度為零值。實際應用中，釆用另外一個^f茲強計，測量附著有L型屏蔽元件的矩形恒定永^f茲體非工作面的N極與S極交互區的零值位，磁強計顯示為O值的位置即為附著有L型屏蔽元件的矩形恒定永磁體的磁場強度零值位。本實施例除了能測量被測奧氏體鋼管內氧化皮堆積狀態外，還可定量測量氧化皮的重量。表1為處于干燥狀態的奧氏體鋼管內氧化皮感應磁場強度與氧化皮重量的部分實驗數據，將磁強計的磁場強度初值設定為空管磁場強度，記錄被測奧氏體鋼管內堆積有氧化皮時磁強計顯示的磁場強度，該磁場強度與對應空管磁場強度的差值即為氧化皮在外部磁強計探頭激磁作用下產生的感應磁場強度。圖8為處于干燥狀態的奧氏體鋼管內氧化皮感應磁場強度與氧化皮重量的對應關系。如圖8所示，橫坐標為氧化皮重量(單位g),縱坐標為一定量的氧化皮對應的磁場強度(單位A/m)，可以看出，氧化皮重量與對應的磁場強度之間的關系基本呈線性。<table>complextableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表1表2為處于潮濕狀態的奧氏體鋼管內氧化皮感應磁場強度與氧化皮重量的部分實驗數據，表2中第一行各列參數的含義與表1中對應參數的含義相同，不同的是，將空管磁場強度平均值作為磁強計的磁場強度初值。圖9為處于潮濕狀態的奧氏體鋼管內氧化皮感應^f茲場強度與氧化皮重量的對應關系。如圖9所示，橫坐標為氧化皮重量(單位g)，縱坐標為一定量的氧化皮對應的磁場強度(單位A/m)，可以看出，氧化皮重量與對應的磁場強度之間的關系也基本呈線性。<formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage13</formula>表2綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。權利要求1、一種屏蔽激磁定量檢測探頭，其特征在于，所述探頭包括矩形恒定永磁體、L型屏蔽元件和磁敏元件，L型屏蔽元件附著在矩形恒定永磁體的一個橫側面部分、非工作面的S極部分，磁敏元件位于矩形恒定永磁體非工作面的N極與S極交互區的磁場強度零值位；其中，所述矩形恒定永磁體，用于在被測奧氏體鋼管外部產生穩定磁場；所述L型屏蔽元件，用于屏蔽矩形恒定永磁體的一個橫側面部分、非工作面S極部分的磁場；所述磁敏元件，用于在被測奧氏體鋼管內氧化皮產生的感應磁場內移動時，感生出激磁電流，產生磁通量，根據磁通量的變化，感生出氧化皮堆積量的檢測電流。2、根據權利要求1所述的探頭，其特征在于，所述磁敏元件包括磁芯以及纏繞在磁芯上的激勵線圈和檢測線圈；其中，所述激勵線圏，用于在被測奧氏體鋼管內氧化皮產生的感應磁場內移動時，感生出激磁電流，以激勵磁芯；所述磁芯，用于根據激勵線圏內激磁電流的激勵作用，產生磁通量；所述檢測線圏，用于根據磁芯磁通量的變化，感生出氧化皮堆積量的檢測電流。3、根據權利要求1或2所述的探頭，其特征在于，所述磁敏元件為一個點源。4、根據權利要求3所述的探頭，其特征在于，所述點源的直徑小于lmm,長度小于3mm。5、根據權利要求1所述的探頭，其特征在于，所述L型屏蔽元件由坡莫合金或者純鐵制成。6、根據權利要求1所述的探頭，其特征在于，所述矩形恒定永磁體由釹鐵硼永磁合金制成。7、一種屏蔽激磁定量檢測方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟a、設定磁強計的磁場強度初值；b、磁強計探頭工作面接觸被測奧氏體鋼管外壁，并沿被測奧氏體鋼管長度方向移動，記錄檢測得到的磁場強度最大值對應的鋼管位置、磁場強度由最大值減小到初〗直時對應的鋼管位置；c、磁強計探頭附著有L型屏蔽元件的矩形恒定永》茲體橫側面部分觸被測奧氏體鋼管外壁，從被測奧氏體鋼管外壁底部開始，沿著被測奧氏體鋼管圓周方向移動，記錄磁場強度減小到初值時對應的鋼管位置。8、根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟a之前，還包括步驟調整磁敏元件，使其處于附著有L型屏蔽元件的矩形恒定永i茲體非工作面的N極與S極交互區的》茲場強度零值位。9、根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述調整》茲敏元件，使其處于附著有L型屏蔽元件的矩形恒定永磁體非工作面的N極與S極交互區的磁場強度零值位步驟之前，還包括步驟查找附著有L型屏蔽元件的矩形恒定永^磁體非工作面的N極與S極交互區的磁場強度零值位。10、根據權利要求9所述的方法，其特征在于，采用另一磁強計測量矩形恒定永石茲體非工作面的N極與S極交互區，i茲強計顯示為0值的位置即為矩形恒定永磁體的磁場強度零值位。全文摘要本發明涉及一種屏蔽激磁定量檢測探頭及方法，所述探頭包括矩形恒定永磁體、L型屏蔽元件和磁敏元件，L型屏蔽元件附著在矩形恒定永磁體的一個橫側面部分、非工作面的S極部分，磁敏元件位于矩形恒定永磁體非工作面的N極和S極交互區的磁場強度零值位；所述方法包括設定磁強計的磁場強度初值；將探頭工作面接觸被測奧氏體鋼管外壁，沿鋼管長度方向移動，記錄檢測得到的磁場強度最大值對應的鋼管位置、磁場強度由最大值減小到初值時對應的鋼管位置；將探頭沿著鋼管圓周方向移動，記錄磁場強度減小到初值時對應的鋼管位置。本發明中，探頭尺寸比較小，能減少奧氏體鋼管內的氧化皮堆積量的檢測干擾。本發明可廣泛應用于電廠鍋爐裝置的檢測。文檔編號G01R33/02GK101344595SQ20081022210公開日2009年1月14日申請日期2008年9月9日優先權日2008年9月9日發明者敬張,維牛申請人:北京圣德金鑒科技有限公司