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电磁涡流检测技术在石化系统中的技术应用及原理

发布时间:2023-09-07浏览次数:63

在石化行业中,广泛使用着各种形式的列管式热交换器,其中有不少换热器在高温、高压和强腐蚀介质中运行,由于介质腐蚀、冲刷、疲劳应力等作用,会使列管管壁产生各种腐蚀缺陷、损伤和壁厚减薄,这将严重威胁设备的安全运行。因此对这些在役换热器管进行定期检测,掌握缺陷的存在及发展情况,是保证整台设备长周期安全运行的关键。

在目前的几种常用无损检测技术中,电磁涡流检测方法由于检测速度快、灵敏度高、非接触式检测等优点,因而成为目前换热器管的唯一有效的检测手段。
电磁涡流检测是五大常规无损检测技术之一,尤其近年来无论仪器和检测技术都得到了长足的进步,在石化、电力、冶金等各个工业领域发挥了越来越重要的作用。

.检测原理

电磁涡流检测的理论基础是电磁感应。在探头的激励线圈中通以高频交变电流,在附近的被测管壁中就会感应出涡流,管子的几何缺陷、电磁异常和尺寸变化等因素都将影响管内的涡流,而涡流的变化又使检测线圈的阻抗和感生电压发生改变,测出这种变化,就可得出管子的尺寸及缺陷情况。

为满足现场检测要求,仪器至少应具备以下特点:
1. 用阻抗平面显示,以便能实时得到缺陷信号的李萨育图形,全面反映缺陷信号的幅值、相位、波形走向等特征,利用相位分析技术,可将干扰与缺陷信号分开,提高信噪比。
2. 必须采用自动平衡技术。
3. 为适应不同的检测对象,要求仪器的频率范围宽广可调,一般应为100Hz~1MHz。
4. 仪器应具备双频或多频检测功能,以便有效抑制干扰。
5. 随着微机技术的发展,现在大多数涡流仪都采用计算机对检测信号实时显示。同时还可利用计算机进行信号处理,例如混频、报警设定、相位分析、数值存储记录等工作,大大提高了检测速度和准确性。

.标样制作
涡流检测是一种比较法检测,为了调试仪器、评定缺陷,必须预先制作标准样管。

.探头选择
根据石化系统换热器的结构特点,探头只能从管内插入,要按被测管的尺寸材料来制作专用检测探头。在探伤时,应采用自比较式差动线圈,以利于检出裂纹、蚀坑等微小缺陷,测量管壁厚度时,应采用外比较式线圈。

.样管标定
正式检测前必须利用标准样管对仪器进行参数选择和设定,可根据涡流渗透深度公式进行检测频率预选,再对标样管进行测试,进一步修正参数,最后找出频率、相位、增益等参数的******值。
.实际应用
在石化装置中大量使用着各种立式和卧式的列管式换热器,下面以大化肥厂的尿素装置中高压甲铵冷凝器和气提塔为例,介绍如何应用涡流检测技术对数千根列管进行探伤和测厚检查。

  (一) 检测前的准备

  检测前必须遵照有关规定办好必要的手续并落实安全措施,对被测管子应进行清洗,去除管内杂物,以保证探头能顺利地插入。同时要了解设备的结构及工艺参数,判断可能发生的主要问题,并编制管子排列图7。

  (二) 实施检测

  仪器架设要安全可靠,参数设定以标样管为准,检测探头可以人工拉动也可电机驱动,为保证检测效率又不能漏过缺陷,探头拉动速度以1米/秒为宜。一般情况下,在探头拉出时进行观察、分析、并存储记录。当然,若是经验丰富的检测人员,且对设备的状况十分了解,在进行探伤检查时,也可只对有问题的管子再进行复查并记录,对于大量没有问题的管子可以只注意观察而不做记录,以减少工作量,提高效率。

  一般情况下,应对每一根管子进行全长检查(特殊要求例外)。检测时应做好各种参数和信号的记录,在检测过程中,应定时对仪器参数及标样管进行标定,以确保仪器参数的稳定,防止漏检。

  (三) 缺陷评定

  根据设备的具体情况,有时主要发生管壁的腐蚀、裂纹、穿孔等缺陷,而有时主要发生管壁的均匀腐蚀减薄,因此检测的着重点有时以探伤为主,有时又以测壁厚为主,这时检测的参数、探头、标样也不同。

  为说明问题,下面分别叙述:

  探伤:

  1.目的及特点

  探伤的目的主要是检查管壁内外表面的蚀坑、裂纹及冶金缺陷等。为提高灵敏度,一般采用差动式自比较检测线圈,这种探头检测速度快,并可区分内外壁缺陷,判断缺陷的相对深度。但它的检测灵敏度与裂纹的走向有关,对于管壁中的环向裂纹,由于与涡流的方向一致,对涡流的干扰较小,因而难于检测到,我们在现场多次的检测中都证实了这一点。为解决这一问题,应采用斜线圈或点式探头。

  2.干扰的抑制

  由于换热器管周围有管板和支撑板环绕,将会对检测造成一定干扰,如果恰在此部位管子存在缺陷,则干扰信号将会与缺陷信号叠加形成复合信号而难于判别,有时甚至会淹没缺陷信号,因此必须抑制干扰。常用的有效方法是采用混频技术。也可采用点式旋转探头,但检测成本较高,速度也慢一些。此外还可能存在一些无规则的电磁异常点等干扰,则要求检测人员有丰富的实践经验来判断。

  3.检测盲区

  在管子两端,由于一般有管板、堆焊层、管子突出端等结构,在此区域涡流场发生畸变,使缺陷信号难于检测。根据具体情况不同,这个区域大约为20~40mm。当然,采用一定措施可以尽量缩短这一区域。

  4.缺陷评定

  对检测发现的缺陷信号进行评定是检测最关键的技术。由于现场的情况十分复杂,单靠上述原理有时根本无法判别,尤其对多信号叠加形成的复合信号更难于分辨,这就要求技术人员有丰富的检测经验和对所测设备的充分了解,有时对一些疑难信号还需拔管解剖验证。


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