近年来随着石油化工等领域的高速发展,高温炉管在制氢和乙烯裂解装置中被广泛的应用。高温炉管长时间承受高温、高压、氧化剥落以及内壁渗碳和热疲劳等工况的作用。蠕变断裂是高温炉管的主要损伤形式,为防止炉管的意外爆裂,对在役炉管需定期进行相关检测。目前对在役炉管蠕变损伤的无损检测手段主要为超声检测。大连理工大学曾于上世纪八十年代末在国内率先开发出具有自主知识产权的高温炉管蠕变损伤超声无损检测系统,为国内高温炉管的安全运行做出了巨大贡献。近年来无损检测技术迅猛发展,原有的检测系统设备老化陈旧,技术落后,急需对其进行更新换代。本课题进行了一系列的基础超声检测实验,来确定高温炉管超声检测系统的稳定性、可靠性和检测精度。实验首先确认了测试系统的可靠性,然后利用铸态HK40高温炉管,并预制不同形式的人工缺陷,测试了材料的组织状态、超声声程和裂纹数量对透射波声衰减的影响规律,最后通过连续改变检测超声束穿越裂纹面的位置来探讨现有检测条件下超声波对裂纹尺度的分辨能力。蠕胀检测是本高温炉管无损检测系统新增设的检测功能,针对现有的HP型耐热钢炉管因具有较高的高温强度和延展性、管壁厚减薄(相对于传统的HK型炉管),使其在高温蠕变开裂之前会产生不同程度的蠕胀现象。论文根据炉膛的燃烧形式、膛内炉管的分布和排列方式、管壁的受力状态和温度分布,和大量在役炉管蠕变开裂案例分析,设计了针对炉管蠕胀的检测装置,即通过连续测量炉管两背火面之间的管径变化来检测整根炉管的蠕胀变形。新型蠕胀检测装置与现有的机械爬行装置结合,既利于检测时的快速装卡,又方便连续高效检测。传统的高温炉管超声无损检测系统采用模拟信号,其自动检测位置或缺陷定位精度较低(厘米级)。本系统中采用数字信号技术,利用编码器和计长轮组合以及脉冲无线传输方式,能准确定位检测或裂纹位置,精度达到毫米级。新系统采用全数字超声卡和便携式计算机组合,替换传统的探伤仪和记录仪组合形式,显著减少检测设备的数量和重量,也方便检测信号的处理和存储。依靠现有机械爬行驱动装置,新系统将蠕变裂纹超声无损检测、蠕胀连续检测和检测位置定位有机融合。新的高温炉管无损检测系统于年初在大连西太平洋石油化工有限公司和中国石油大连石油化工公司等单位进行了在线检测实验,结果显示检测系统工作正常、可靠,各项指标均基本达到设计要求。