在蒸汽發(fā)生器的制造或使用過(guò)程中，抗振條與不銹鋼換熱管之間的間隙尺寸有嚴(yán)格的要求。在穿管過(guò)程中，可使用塞尺進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)管束組件制造完成后，除最外層外，其余位置的抗振條與不銹鋼換熱管的間隙將無(wú)法使用常規(guī)方法測(cè)量。渦流檢測(cè)技術(shù)對(duì)工件表面或近表面的缺陷有很高的檢出靈敏度，且渦流探頭可以伸入到管子任意位置，對(duì)此種情況進(jìn)行判定，使用渦流技術(shù)是比較容易實(shí)現(xiàn)的方法。
蒸汽發(fā)生器在運(yùn)行過(guò)程中不銹鋼換熱管與抗振條會(huì)產(chǎn)生流質(zhì)振動(dòng)，它們之間會(huì)產(chǎn)生摩擦，不銹鋼換熱管會(huì)被磨損。根據(jù)ASME規(guī)范，當(dāng)不銹鋼換熱管磨損量達(dá)到40%管子壁厚時(shí)，不銹鋼換熱管將會(huì)被堵管。當(dāng)發(fā)現(xiàn)不銹鋼換熱管有異常時(shí)，用渦流方法測(cè)量抗振條與不銹鋼換熱管之間的間隙，將數(shù)據(jù)提供給技術(shù)人員，以輔助技術(shù)處理。
1渦流理論分析
由于電磁感應(yīng)，當(dāng)導(dǎo)體處在變化的磁場(chǎng)中或相對(duì)于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部會(huì)感應(yīng)出電流，稱之為渦流。當(dāng)載有交變電流的檢測(cè)線圈靠近導(dǎo)電試件時(shí)，由于激勵(lì)線圈磁場(chǎng)的作用，試件中會(huì)產(chǎn)生渦流;而渦流的大小、相位及流動(dòng)形式受到試件導(dǎo)電性能的影響，同時(shí)產(chǎn)生的渦流也會(huì)形成一個(gè)磁場(chǎng)。這個(gè)磁場(chǎng)反過(guò)來(lái)又會(huì)使檢測(cè)線圈的阻抗發(fā)生變化，因此，通過(guò)測(cè)定檢測(cè)線圈阻抗的變化，就可以判斷出被測(cè)試件的性能及有無(wú)缺陷等。
在渦流檢測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中會(huì)涉及到提離效應(yīng)。提離效應(yīng)是指隨著檢測(cè)線圈離開被檢測(cè)對(duì)象表面距離的變化而感應(yīng)到渦流反作用發(fā)生改變的現(xiàn)象。由于渦流檢測(cè)信號(hào)在空氣中會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，有一定的影響范圍，且渦流頻率越低，渦流信號(hào)的滲透范圍越大，如圖1所示。在磁場(chǎng)影響范圍內(nèi)，放置另一導(dǎo)體，那么這個(gè)導(dǎo)體內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生渦流，會(huì)反過(guò)來(lái)使檢測(cè)線圈的阻抗發(fā)生變化?？拐駰l和不銹鋼換熱管的材質(zhì)均為金屬，它們之間的距離變化會(huì)影響渦流信號(hào)的強(qiáng)弱，符合提離效應(yīng)的應(yīng)用的條件。
在ASME規(guī)范第V卷I－865(g)對(duì)于比較樣管的制作要求:如果能證明其它的比較樣管與待評(píng)定的預(yù)計(jì)不連續(xù)性相類似，則可采用這些比較樣管。
根據(jù)渦流理論分析，結(jié)合ASME規(guī)范要求，測(cè)量抗振條與不銹鋼換熱管之間的間隙可以通過(guò)測(cè)量不銹鋼換熱管上抗振條位置的渦流信號(hào)強(qiáng)度(幅值)來(lái)實(shí)現(xiàn)。渦流檢測(cè)是一種比較檢測(cè)，須制作有一系列不同間隙值的對(duì)比樣管實(shí)現(xiàn)。如果以0.1 mm間隙距離步進(jìn)，0～1 mm間隙范圍需制作11根對(duì)比樣管，或需要11根抗振條以不同的間隙放置在一根不銹鋼換熱管上。
為簡(jiǎn)化對(duì)比樣管結(jié)構(gòu)和便于實(shí)際檢測(cè)操作，筆者將對(duì)比樣管設(shè)計(jì)在1根不銹鋼換熱管上，放置2根抗振條。其中1根與不銹鋼換熱管接觸，另1根可調(diào)節(jié)與不銹鋼換熱管之間的間隙，見(jiàn)圖2。在相同的儀器參數(shù)設(shè)置條件下，對(duì)其中1根抗振條設(shè)置不同的間隙，分別采集渦流信號(hào)，獲得抗振條與不銹鋼換熱管不同間隙時(shí)的渦流信號(hào)。
對(duì)數(shù)據(jù)的分析采用幅度鑒別法。幅度鑒別法是一種根據(jù)檢測(cè)信號(hào)中干擾信號(hào)與缺陷信號(hào)的幅度差異，實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾信號(hào)抑制和缺陷信號(hào)提取的信號(hào)處理方法。
2檢測(cè)設(shè)備
渦流儀:MIZ80iD數(shù)字多頻渦流儀
探頭:X－probe，整合了陣列探頭和BOBBIN探頭。
因不銹鋼換熱管上下表面都有抗振條，為了區(qū)分上下表面的抗振條信號(hào)，需使用具有周向定位功能的陣列探頭，見(jiàn)圖3。也可使用旋轉(zhuǎn)探頭(MＲPC探頭)進(jìn)行檢測(cè)，但旋轉(zhuǎn)探頭的檢測(cè)速度一般在20 mm/s左右，檢測(cè)1根不銹鋼換熱管耗時(shí)很長(zhǎng)，故不推薦。
3檢測(cè)參數(shù)的選擇
探頭移動(dòng)速度會(huì)影響檢測(cè)精度和效率。本次實(shí)驗(yàn)使用300 mm/s和200 mm/s兩種在實(shí)際檢測(cè)中經(jīng)常使用的速度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)分析后對(duì)比兩種速度渦流信號(hào)差異，如果差異很小，則在實(shí)際檢測(cè)中可使用更快的檢測(cè)速度。
4數(shù)據(jù)采集
將檢測(cè)信號(hào)頻率設(shè)置在100 kHz，采集數(shù)據(jù)?？拐駰l與不銹鋼換熱管接觸時(shí)的信號(hào)相位設(shè)置為90度，幅值設(shè)為10 V，以此為參考。
為便于操作，使用不導(dǎo)電的塑料塞尺塞入抗振條與不銹鋼換熱管之間，設(shè)置不同的間隙如圖4。間隙值從0～2 mm之間，以0.1 mm步進(jìn)，2～5 mm之間，以0.5 mm步進(jìn)。每一個(gè)不同間隙值，每種速度采集3次數(shù)據(jù)，得到以下結(jié)果，見(jiàn)表1。
將表1中數(shù)據(jù)繪制成間隙與渦流信號(hào)幅值對(duì)應(yīng)的曲線圖，見(jiàn)圖5。
由表1和圖5可以看出，速度300 mm/s與200 mm/s得曲線基本重合，差異非常小。由此可見(jiàn)，在實(shí)際檢測(cè)中，可采用速度更快的300 mm/s速度進(jìn)行渦流數(shù)據(jù)采集，提高工作效率?？拐駰l與不銹鋼換熱管間隙在0～2 mm之間變化時(shí)，曲線斜率較大，渦流信號(hào)幅值與間隙有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)間隙大于2 mm后，幅值變化較小，且實(shí)際應(yīng)用意義不大。
根據(jù)此項(xiàng)數(shù)據(jù)結(jié)果，可以對(duì)全管渦流檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行更全面的分析，提前消除隱患，從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
5實(shí)際應(yīng)用
以華龍1#蒸汽發(fā)生器為例，抗振條安裝過(guò)程中要求在每根抗振條裝配后測(cè)量抗振條與下層不銹鋼換熱管所有接觸點(diǎn)的總間隙。具體要求:第24～112列，最大允許間隙為0.1 mm;第1～24列和第112～135列，最大允許間隙為0.762 mm，且至少95%的外周間隙應(yīng)≤0.127 mm。根據(jù)間隙與渦流信號(hào)對(duì)應(yīng)圖表，可推算出0.127 mm間隙對(duì)應(yīng)的渦流信號(hào)幅值為8.8 V，0.762 mm間隙對(duì)應(yīng)的渦流信號(hào)幅值為5.25 V。在實(shí)際檢測(cè)中，對(duì)于不同位置的防振條與不銹鋼換熱管的間隙，可直接用渦流信號(hào)幅值判斷是否符合間隙要求值。
6結(jié)語(yǔ)
使用渦流檢測(cè)技術(shù)可以對(duì)抗振條與不銹鋼換熱管之間的間隙進(jìn)行測(cè)量，尤其對(duì)常規(guī)塞尺檢查不可達(dá)位置。當(dāng)抗振條與不銹鋼換熱管間隙發(fā)生異常時(shí)，可用此方法進(jìn)行檢測(cè)，向技術(shù)人員提供數(shù)據(jù)。
