舊鈦換熱管渦流檢測(cè)

1、舊鈦換熱管渦流檢測(cè)張姚（湖北雙環(huán)化工集團(tuán)，武漢，430063）摘 要 渦流檢測(cè)是無(wú)損檢測(cè)五大常規(guī)方法之一，但與其它四種常規(guī)檢測(cè)方法相比，尤為滯后，為適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，我公司96年起開(kāi)展了此項(xiàng)檢測(cè)工作，本文對(duì)廢舊設(shè)備拆除鈦管再利用，進(jìn)行了渦流檢測(cè)，介紹了基本原理，檢測(cè)參數(shù)的選擇。主題詞 舊鈦管 渦流檢測(cè) 檢測(cè)參數(shù)： 原外冷器殼體是碳鋼，經(jīng)十余年的連續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行，已嚴(yán)重腐蝕，不能安全使用。解體后發(fā)現(xiàn)其鈦管腐蝕情況并不嚴(yán)重，但管板堵漏點(diǎn)較多。說(shuō)明鈦管仍有許多漏點(diǎn)。鈦管價(jià)格昂貴，約25萬(wàn)/噸。一臺(tái)外冷器更換新鈦管費(fèi)用170余萬(wàn)。舊鈦管渦流檢測(cè)可發(fā)現(xiàn)其裂紋、腐蝕狀況，是增收節(jié)支、安全生產(chǎn)所必須的檢測(cè)質(zhì)控

2、環(huán)節(jié)。渦流檢測(cè)儀電磁感應(yīng)為基礎(chǔ)的.當(dāng)載有交變電流的檢測(cè)線圈置于金屬材料上，金屬材料在載流線圈感應(yīng)的交變磁場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于這種電流的回路在金屬上呈旋渦狀，故稱渦流。根據(jù)安培環(huán)路定律此渦流也要產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)阻礙載流線圈所產(chǎn)生的磁通變化，會(huì)引起載流線圈輸入阻抗的變化。也就是說(shuō)；合成磁場(chǎng)中包含了金屬材料電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率裂紋等信息，渦流的大小及分布受材料的性能及有無(wú)缺陷的影響。因此，通過(guò)檢測(cè)線圈感應(yīng)出的金屬材料內(nèi)部的渦流變化就能判斷出材料中有無(wú)缺陷。例如；電導(dǎo)率的差別，阻抗的變化，就能間接的得到檢測(cè)金屬的雜質(zhì)含量、熱處理狀態(tài)、裂紋、夾雜等信息，這就是利用渦流 方法檢測(cè)金屬的基本原理。

3、a.該鈦管在下列環(huán)境下已使用了10余年，容器外殼已嚴(yán)重腐蝕不能使用。項(xiàng)目管程殼程設(shè)計(jì)壓力 MPa設(shè)計(jì)溫度 453操作壓力 MPa操作溫度6-45-3-+3物料名稱半II 熱AI液氨b. 舊鈦管外觀檢查：管堵嚴(yán)重、端部有裂紋、部分管有明顯外傷，凹陷。c.鈦管參數(shù)：規(guī)格51×2××10-8；探傷裝置采用愛(ài)德森電子有限公司生產(chǎn)的EEC-39型智能全數(shù)字4頻8通道渦流探傷儀，設(shè)有4個(gè)差分和4個(gè)絕對(duì)渦流信號(hào)通道。能同時(shí)產(chǎn)生8個(gè)混頻信號(hào)通道。且能同時(shí)顯示4個(gè)阻抗平面圖和任選阻抗平面的2個(gè)分量（X和Y分量）具有多頻檢測(cè)功能。因是舊鈦管表面狀態(tài)與新管不同，特別是管內(nèi)表面腐蝕情況不

4、明朗。試樣采用被檢鈦管以保證其公稱尺寸，化學(xué)成分、表面狀態(tài)、電磁特性相同。并進(jìn)行外觀著色檢查，不應(yīng)有表面凸凹和其它明顯缺陷，試樣尺寸及人工缺陷如圖：內(nèi)壁周向凹槽 外壁周向刻槽1mm（1）探傷頻率的設(shè)定在信息傳輸理論中，一個(gè)信號(hào)的信息量同信號(hào)的頻帶寬度以及信噪比的對(duì)數(shù)成正比，用公式表示為：CWlog2(1+S/N )式中：C信息傳輸率 W頻帶寬度（ ） S/N信噪比上式表明，在信息的傳輸過(guò)程中，使用頻率的個(gè)數(shù)越多，也就是頻帶總寬度越寬，獲取的信息越大。渦流檢測(cè)信息包含在有效磁導(dǎo)率eff 和檢測(cè)線圈產(chǎn)生的電壓中，它包含了 、d等材質(zhì)信息和缺陷（如裂紋）的信息以及提離效應(yīng)等。適當(dāng)選取多個(gè)頻率組合的電

5、流去激勵(lì)檢測(cè)線圈，然后對(duì)受作用參數(shù)調(diào)制的輸出信號(hào)按多個(gè)檢測(cè)通道加以放大，分別進(jìn)行解調(diào)，并把解調(diào)信號(hào)的各個(gè)分量組合起來(lái)綜合分析處理。因此在渦流檢測(cè)具體應(yīng)用中，如何抑制掉不必要的干擾信號(hào)，突出有用的需要檢測(cè)的信號(hào)，選取最佳檢測(cè)頻率。由經(jīng)驗(yàn)公式： f = d試樣直徑 管材相對(duì)磁導(dǎo)率 電導(dǎo)率m-1-1 f檢測(cè)頻率（Hz）式中可見(jiàn)：、 均是鋼管的固有參數(shù)，只有頻率可以選擇。頻率越高，標(biāo)準(zhǔn)趨膚深度越小，因此檢測(cè)鋼管內(nèi)表面缺陷時(shí)應(yīng)選擇較低的頻率，但頻率越低態(tài)管內(nèi)外壁信號(hào)差越小，難以區(qū)分內(nèi)外壁缺陷。根據(jù)計(jì)算和通過(guò)與工件相同的試管試驗(yàn)，選擇雙頻。把其中一個(gè)檢測(cè)頻率定的低一點(diǎn)以保證能檢測(cè)出不小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的量。把另

6、一個(gè)頻率定得高一點(diǎn)，作為輔助頻率，以兼顧靈敏度和檢出率兩方面，保證檢測(cè)質(zhì)量。（2）檢測(cè)速度對(duì)穿過(guò)式探頭探傷時(shí)，速度指的是鋼管直線前進(jìn)速度要完成完整的調(diào)制波形，調(diào)制信號(hào)的周期應(yīng)比鈦管中缺陷渦流的周期大得多才行，否則會(huì)影響探傷靈敏度由經(jīng)驗(yàn)公式：式中： V V探傷速度（m/min） b測(cè)量繞組間距(mm) d缺陷直徑（mm） t缺陷調(diào)制波周期（ms)根據(jù)上述兩點(diǎn)選定檢測(cè)參數(shù)如下：a) 時(shí)基掃描:選雙阻抗平面顯示；DISP-1.X1 , DISP-X 2 , DISP-3-X1Y1， DISP-3-X2Y2b) 背景坐標(biāo)：直角坐標(biāo) c) 平衡參數(shù):30 d) 采樣速率：100e) 濾波方式：2階滯后濾

7、波：既第N個(gè)末尾取樣后濾波結(jié)果輸出值用下式表示。YN=（1)XN+2YN-1 式中：濾波環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù) XN第N次采樣值 YN-1n1次濾波周期 f) 自動(dòng)消隱因子：30 g) 選擇度：99 h) 增益比：X/Y=3i)檢測(cè)頻率：fd3=30kHz; fd4=50kHz j) 相位設(shè)置：d3 =270° ; d4=220°（圖略）將鈦管平穩(wěn)、勻速通過(guò)檢測(cè)線圈，速度不超過(guò)1ms. 鈦管端部速度要慢減少提離效應(yīng)和端部晃動(dòng)干擾，共檢測(cè)鈦管697根，其中裂紋管1根，內(nèi)外壁損傷、凹坑130根，內(nèi)部堵塞5根，總計(jì)136根，經(jīng)處理及水壓試驗(yàn)合格后酌情使用。結(jié) 論多頻渦流檢測(cè),是對(duì)同一檢測(cè)線圈施加兩個(gè)或兩個(gè)以上的交變激勵(lì)電流,并分別進(jìn)行檢波,放大,然后一起送入混合處理單元進(jìn)行矢量相加