目前，國內(nèi)外市面上針對不銹鋼鍋爐管道內(nèi)氧化皮堆積的檢測方法主要有超聲檢測、射線檢測、磁性檢測、聲振檢測與渦流檢測法等。其中：超聲檢測法是最早被用于鍋爐內(nèi)壁氧化皮堆積厚度檢測的方法，其原理為根據(jù)所生成氧化物中儲存應(yīng)變能與其自身厚度、溫度及時(shí)間等量值的關(guān)系，能夠有效預(yù)測氧化皮的生長、脫落時(shí)間。但超聲測厚技術(shù)主要依靠界面回波，僅適用于尚未剝離壁面的氧化皮測量，對已脫落氧化皮在管內(nèi)具體堆積形態(tài)的檢測效果差。

射線檢測法主要基于管壁與氧化皮對射線吸收程度的差異，通過對所獲射線底片進(jìn)行對比分析來判斷管內(nèi)氧化皮堆積的具體形態(tài)。其方法準(zhǔn)確有效，但鍋爐管發(fā)生蒸汽側(cè)氧化后易出現(xiàn)氧化皮堆積堵塞的部位主要為過熱管與再熱管，在超臨界機(jī)組中經(jīng)粗略計(jì)算大概有二千多根管子，四千多個(gè)彎頭，電站機(jī)組停機(jī)期間一般可用于檢測的時(shí)間在1天到2天內(nèi)，甚至更短，使用射線檢測不但無法滿足其工期要求，同時(shí)亦存在有輻射、設(shè)備費(fèi)用昂貴且受管排狹小空間限制等矛盾。

磁性檢測法最初由日本IHI株式會社的Ohtomo等人所提出，在世界各地研究人員的不斷探索下逐漸被完善，并在電站檢測中得到應(yīng)用。該方法基于氧化皮（主成分為Fe 3 O 4，呈亞鐵磁性）和奧氏體不銹鋼材料（順磁性）的磁性差異，利用磁鐵對鍋爐管內(nèi)氧化皮進(jìn)行激磁，再通過獲取被磁化氧化物的磁感應(yīng)強(qiáng)度來判斷管內(nèi)氧化皮的堆積量。這種檢測方法工藝簡單、檢測效率高，但主要存在兩個(gè)缺點(diǎn)[18-20]：第一，氧化物磁場強(qiáng)度與其堆積厚度間呈非線性相關(guān)，堆積量較少時(shí)檢測信號靈敏度低，堆積量較多時(shí)檢測信號又趨于飽和，因此難以對初始或飽和情況下的氧化皮堆積厚度進(jìn)行準(zhǔn)確判斷；第二，在高溫高壓的工作環(huán)境下長期服役后，鍋爐管壁會發(fā)生磁特性轉(zhuǎn)變，從而呈現(xiàn)較高磁性，在檢測過程中疊加在氧化皮所引起的磁場信號中，使檢測精度受到很大影響。

聲振檢測法通過敲擊管道產(chǎn)生自由振動(dòng)，引起氧化皮顆粒相互間以及與管壁間的摩擦、碰撞，再根據(jù)其聲振信號的衰減系數(shù)差異來判斷管內(nèi)氧化皮堆積程度。該檢測方法不受管道材質(zhì)與磁性因素的影響，但其聲振信號衰減特征為管內(nèi)所有氧化皮對管道振動(dòng)阻尼作用的共同結(jié)果，因此難以判斷氧化皮堆積的具體分布狀況。

渦流（Eddy Current,EC）檢測法基于法拉第電磁感應(yīng)定律，能夠用于被測構(gòu)件形狀尺寸、電磁特性、缺陷位置、深度、大小等信息的檢測。由于內(nèi)部氧化皮堆積能夠引起不銹鋼鍋爐管道局部磁導(dǎo)率的變化，因此部分學(xué)者與技術(shù)人員開始嘗試?yán)?/span>EC檢測法來檢測鍋爐管內(nèi)氧化皮的堆積厚度。Schadler和Gehl報(bào)道了一種用于過熱器和再熱器管道中氧化皮堆積厚度測量的內(nèi)通過式EC傳感器的設(shè)計(jì)與研究。Augustyniak等人發(fā)現(xiàn)經(jīng)過處理的EC檢測信號與氧化皮磁相濃度間存在一定相關(guān)性，可用于評估不銹鋼鍋爐管道內(nèi)的初期蠕變損傷。林俊明等人提出了利用多頻渦流技術(shù)及傳感器陣列策略將多組EC傳感器檢測信號處理為管道各周向位置所對應(yīng)的氧化皮堆積參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對管內(nèi)氧化皮具體堆積形態(tài)的分析。劉金秋等人利用超低頻EC檢測技術(shù)對鍋爐管內(nèi)氧化皮堆積做出了研究分析，證明了超低頻電磁場的相位變化與氧化皮堆積厚度間成單值對應(yīng)關(guān)系。

他們的研究成果初步證明了渦流檢測技術(shù)用于不銹鋼鍋爐管內(nèi)脫落氧化皮堆積厚度檢測的可行性，但同時(shí)均存在一定的局限性：第一，常規(guī)單頻及多頻渦流檢測信號由于趨膚效應(yīng)的存在，難以穿透厚度較大的管壁和氧化皮堆積，且在高提離等特殊檢測工況下精度受限。使用超低頻渦流可提高信號穿透深度，但其檢測信號易受到周邊環(huán)境的電磁干擾，對信號屏蔽要求較高；第二，不銹鋼鍋爐管道長期高溫服役后會出現(xiàn)管壁電磁特性轉(zhuǎn)變從而影響檢測精度的問題仍有待解決。

種種原因致使全球范圍內(nèi)到目前為止還沒有針對不銹鋼鍋爐管內(nèi)氧化皮堆積厚度測量問題制訂出一套通用的檢測標(biāo)準(zhǔn)，因此，目前有必要迅速探索出一套高效率、高精度且經(jīng)濟(jì)安全的檢測方法，以便于對不銹鋼鍋爐管內(nèi)氧化皮堆積堵塞狀況進(jìn)行定期檢測與合理評估，準(zhǔn)確預(yù)測并排除安全隱患，維護(hù)電站機(jī)組的正常運(yùn)行。

在改進(jìn)傳統(tǒng)EC檢測方法的基礎(chǔ)上，脈沖渦流（Pulsed Eddy Current,PEC）檢測使用脈沖方波信號作為激勵(lì)源，使得檢測信號擁有更加豐富的頻率成分，通過單次掃查就能獲得關(guān)于被測對象不同深度的信息；且其瞬時(shí)功率大，平均功率小，信號穿透能力更強(qiáng)，可滿足大壁厚、高提離等特殊檢測需求；另外，其信號時(shí)域分析特征量更豐富，可通過對不同特征量進(jìn)行分析達(dá)到檢測多種信息的目的。通過初步實(shí)驗(yàn)工作，已經(jīng)證明了PEC檢測技術(shù)在氧化皮堆積厚度定量檢測方面存在的巨大潛力，本學(xué)位文采用有限元磁場仿真與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究方法，以實(shí)現(xiàn)不銹鋼鍋爐管內(nèi)氧化皮堆積厚度定量檢測為目的，對PEC檢測技術(shù)開展了深入研究。