一種電站鍋爐主蒸汽管道高溫蠕變監測系統技術方案

本實用新型專利技術涉及一種電站鍋爐主蒸汽管道高溫蠕變監測系統，所述系統包括：監測薄片、固定裝置、支撐裝置、照明裝置、圖像采集裝置。本實用新型專利技術的有益效果如下，采用抗氧化性和抗腐蝕性較強的鎳鋼薄片作為監測薄片，通過激光焊接工藝焊接到高溫部件表面，使得監測薄片能夠跟隨高溫部件同步發生蠕變產生應變。另外，采集裝置為高分辨率相機，使得照片精度更高。通過本實用新型專利技術的系統監測蠕變，能夠快速方便地針對電站鍋爐高溫部件進行定期或實時蠕變監測，且對操作人員的業務水平的依賴度更小。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及蠕變應變監測
，更具體地為一種電站鍋爐主蒸汽管道 高溫蠕變監測系統，該系統可以廣泛應用于電站鍋爐主蒸汽管道的無損監測和無損評 價。
技術介紹
電站鍋爐主蒸汽管道和聯箱承受高溫、高壓蒸汽介質，這極大地增加了材料高 溫蠕變損傷的風險，而在焊接結構中，焊縫熱影響區是最容易產生裂紋的關鍵地方。各 熱影響區蠕變性能差異很大(比如細晶區或第VI型過渡區的蠕變強度較低)，試驗和工 業實踐表明，雖然整個焊逢的平均應變尚在允許的范圍內，但在細晶區或第VI型過渡區 已經出現局部過大的蠕變變形，從而最先產生裂紋。為了避免結構失效的風險和降低意 外事故停機的經濟損失，定期地開展對主蒸汽管道的聯箱和焊縫熱影響區進行蠕變在線 監測就極為重要。定期蠕變監測是對構件表面的金相變化進行監測的常用方法，通常稱為復膜 法，即通過復膜技術獲得構件表面的微觀結構的圖像，再根據金相圖譜確定材料的損傷 等級。然而，在焊縫的熱影響區，這些微觀結構的改變往往發生在構件壽命的最后階 段，越是穩定的耐熱合金鋼，微觀結構的改變就出現得越晚，而復膜技術只能在結構改 變晚期識別。另外，通過微觀結構判斷蠕變損傷是一種定性的分析，其受操作人員的技 術水平的制約，因此精確度分散性比較大。此外，通常的蠕變應變監測還涉及測量管徑和厚度的變化、高溫應變片以及電 容傳感器等，但是這些方法也都存在不少問題。比如，測量管徑和厚度的變化達不到蠕 變應變監測的精度要求，高溫應變片則受到高溫膠穩定性的影響，應變片與被測材料熱 膨脹補償的影響，這些因素給測量結果帶有許多不確定性；此外，電容傳感器在現場的 安裝和測量也有許多不便的地方。更為嚴重的問題是，上述方法測量的結果，只能獲得整個電站鍋爐主蒸汽管道 的一個平均應變值，而平均應變值在允許范圍內并不代表該焊縫的絕對安全。因此，目前需要一種能夠對蠕變進行實時地、方便地監測的設備。
技術實現思路
針對上述現有技術的缺陷，本技術的目的在于提供一種電站鍋爐主蒸汽管 道的聯箱或焊縫熱影響區進行高溫蠕變監測的系統。本技術的蠕變監測系統通過下述技術方案實現。本技術的電站鍋爐主蒸汽管道高溫蠕變監測系統包括監測薄片，其焊接在所述主蒸汽管道的表面；固定裝置，其設置在所述主蒸汽管道的表面，所述固定裝置包括固定底座，所 述固定底座設置在所述監測薄片的外圍；支撐裝置，包括支撐底座、設置在所述支撐底座上的屏蔽筒、設置在所述屏蔽 筒兩側的操作手柄、設置在所述屏蔽筒前端的連接端口，所述連接端口與所述固定底座 上端相連接；照明裝置，包括懸掛支架、設置在所述懸掛支架后端的電池架、設置在所述懸 掛支架前端的光源、設置在所述光源四周的毛玻璃，所述懸掛支架設置在所述屏蔽筒 中；圖像采集裝置，其設置在所述支撐底座上，所述圖像采集裝置的微距鏡頭對準 所述屏蔽筒。優選地，所述監測薄片為通過激光焊接設置在所述主蒸汽管道表面的鎳鋼薄 片。優選地，所述固定底座通過焊接設置在所述主蒸汽管道表面上。優選地，所述固定裝置還包括保護蓋，所述保護蓋設置在所述固定底座的上端。優選地，所述保護蓋通過螺紋設置在所述固定底座的上端。優選地，所述連接端口垂直地與所述固定底座上端相連接。優選地，所述光源為發光二級管。優選地，所述圖像采集裝置為相機，所述相機還包括存貯圖像數據的存儲卡。優選地，所述相機還包括將圖像數據傳導至計算機的傳導裝置。本技術的有益效果如下。本技術采用抗氧化性和抗腐蝕性較強的鎳鋼薄片作為監測薄片，通過激光 焊接工藝焊接到高溫部件表面，使得監測薄片能夠跟隨高溫部件同步發生蠕變產生應 變。另外，本技術的圖像采集裝置為高分辨率相機，使得照片精度更高；采用散斑 圖像相關分析軟件來處理分析蠕變照片，該分析軟件進行散斑圖像相關分析，得到高溫 部件的位移和應變的二維分布，而且能夠測量出局部應變和平均應變，其速度更快、準 確度更高。通過本技術的系統監測蠕變，能夠快速方便地針對電站鍋爐高溫部件進行 定期或實時蠕變監測，且對操作人員的業務水平的依賴度更小。附圖說明圖1為本技術的固定裝置結構示意圖；圖2為本技術的支撐裝置結構示意圖；圖3為本技術的照明裝置結構示意圖。圖4為本技術的支撐裝置、照明裝置和圖像采集裝置的裝配示意圖。其中，101、監測薄片；102、固定底座；103、保護蓋；104、主蒸汽管道； 201、屏蔽筒；202、支撐底座；203、操作手柄；204、連接端口； 301、懸掛支架； 302、光源；303、毛玻璃；304、電池架；401、相機；402、微距鏡頭。具體實施方式以下結合附圖對本技術的一個優選的實施例進行具體說明。本技術實施例提供一種基于散斑圖像相關分析的電站鍋爐主蒸汽管道高溫 蠕變監測系統。該系統設置在電站鍋爐主蒸汽管道的焊縫熱影響區的表面。圖1為本實施例的固定裝置結構圖。本實施例固定裝置包括監測薄片101、 固定底座102及保護蓋103，所述薄片101設置在焊縫熱影響區的表面，且采用鎳鋼為其 材料，具有較強的抗氧化性和抗腐蝕性，能夠保證圖像質量。監測薄片通過激光焊接的 方式焊接到電站鍋爐的主蒸汽管道104上。固定底座102焊接在監測薄片101的外圍。 保護蓋103用于在非檢測期間通過螺旋方式擰在底座上，用于保護監測薄片101表面不受 外界污染。圖2為本實施例的支撐裝置結構圖。本實施例的支撐裝置包括支撐底座202、 支撐裝置屏蔽筒201、操作手柄203及連接端口 204。所述支撐底座202上面用于放置相 機401。屏蔽筒的兩側的兩個操作手柄203用于操作人員工作的時候攥握。所述支撐裝 置的屏蔽筒201用于排除外界環境的干擾，在內部呈現一個良好的采集環境。所述連接 端口 204 —端與屏蔽筒201固定在一起，另一端可以安裝在固定底座102上面，安裝之 后，所形成的垂直于監測薄片的監測裝置就可以進行圖像采集的工作了。圖3為本實施例的照明裝置結構圖。本實施例的照明裝置包括懸掛支架301、 光源302、環形毛玻璃303和電池架304。所述懸掛支架301掛在屏蔽筒201內部。所述 光源302為發光二極管，安裝在懸掛支架301的底部。所述環形毛玻璃303安裝在光源 302的外面，用于將光源302發出的光變成漫反射光，然后再照射在監測薄片101表面。 所述電池架304用于放置電池為光源302提供電能。圖4為本實施例的支撐裝置、照明裝置和圖像采集裝置的裝配示意圖(剖面 圖)。如圖所示，照明裝置中懸掛支架301套在支撐裝置的屏蔽筒201中，用于內部照 明。支撐裝置中的底座202主要用于安裝相機401，同時與圓筒201連為一體。相機401 的微距鏡頭402對準所述屏蔽筒，用于采集圖像。連接端口 204用于與固定裝置中的固 定底座102相連接，二者連接之后，整個裝置就安裝完成了，工作人員可以攥握操作手 柄203進行圖像采集的工作。以下對采用該監測系統進行監測的方法詳細描述如下步驟一、在電站檢修期間，去掉保溫層，打磨好被測物體表面；步驟二、將監測薄片進行無方向打磨之后，用激光焊焊接到打磨好的被測物體 上面；步驟三、將固定底座焊接到監測薄片的外圍，保證監測薄片處于底座的中心位 置；步驟四、將支架連接到固定底座上，固定之后鎖住；步驟五、本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電站鍋爐主蒸汽管道高溫蠕變監測系統，其特征在于，所述系統包括：監測薄片，其焊接在所述主蒸汽管道的表面；固定裝置，其設置在所述主蒸汽管道的表面，所述固定裝置包括固定底座，所述固定底座設置在所述監測薄片的外圍；支撐裝置，包括支撐底座、設置在所述支撐底座上的屏蔽筒、設置在所述屏蔽筒兩側的操作手柄、設置在所述屏蔽筒前端的連接端口，所述連接端口與所述固定底座上端相連接；照明裝置，包括懸掛支架、設置在所述懸掛支架后端的電池架、設置在所述懸掛支架前端的光源、設置在所述光源四周的毛玻璃，所述懸掛支架設置在所述屏蔽筒中；圖像采集裝置，其設置在所述支撐底座上，所述圖像采集裝置的微距鏡頭對準所述屏蔽筒。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：丁克勤，李娜，喬松，
申請(專利權)人：中國特種設備檢測研究院，
類型：實用新型
國別省市：11