換熱器管束漏磁檢測(cè)中分辨折流板影響信號(hào)

摘要：本文詳細(xì)介紹了一種新研制的換熱器管漏磁檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)，為了驗(yàn)證換熱管束折流板對(duì)該系統(tǒng)信號(hào)的影響程度，作者通過(guò)制作三組不同厚度的模擬折流板，對(duì)ф25及ф38兩種規(guī)格的換熱管進(jìn)行的試驗(yàn)，試驗(yàn)表明，換熱管折流板能被該檢測(cè)系統(tǒng)檢出。

關(guān)鍵詞：換熱器管束;折流板;漏磁信號(hào)

1 前言

鐵磁性換熱管是石油化工行業(yè)生產(chǎn)中最為常用的換熱設(shè)備部件，常用的換熱器管束、余熱鍋爐管子等是換熱設(shè)備的核心部件，其安全狀態(tài)對(duì)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)具有關(guān)鍵影響，其一旦泄漏，輕則會(huì)出現(xiàn)混料，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，嚴(yán)重的則會(huì)引發(fā)火災(zāi)事故，后果極其嚴(yán)重。目前隨著國(guó)內(nèi)高硫油煉量的增加，煉油設(shè)備腐蝕加劇，換熱管的腐蝕也不例外，換熱管腐蝕到一定程度，即會(huì)影響換熱設(shè)備使用，需要對(duì)其進(jìn)行修理和更換，如果腐蝕缺陷不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，換熱管就會(huì)帶著隱患運(yùn)行，影響裝置安全穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行。在檢驗(yàn)過(guò)程中并沒(méi)有將換熱管作為主要檢驗(yàn)項(xiàng)目，而只是作為腐蝕調(diào)查的檢查項(xiàng)目，檢查手段多采用宏觀檢驗(yàn)、內(nèi)窺鏡檢查、渦流檢測(cè)、漏磁檢測(cè)、旋轉(zhuǎn)超聲檢測(cè)。

本文利用研制的在役換熱管漏磁內(nèi)檢測(cè)傳感器進(jìn)行試驗(yàn)，研究換熱器折流板對(duì)漏磁檢測(cè)的影響情況，以便對(duì)實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中的信號(hào)分析及缺陷判別提供幫助。制作了三組不同厚度的模擬折流板，通過(guò)在ф25及ф38兩種規(guī)格的換熱管上進(jìn)行試驗(yàn)，確定了折流板對(duì)漏磁信號(hào)的影響程度。

2 漏磁檢測(cè)系統(tǒng)

漏磁檢測(cè)的基本原理是建立在鐵磁材料的高磁導(dǎo)率特性之上，在有缺陷處磁力線發(fā)生彎曲變形，并且有一部分磁力線漏出缺陷表面，通過(guò)檢測(cè)鋼管表面逸出的漏磁通即可判斷是否存在缺陷。

本文所涉及的換熱管漏磁檢測(cè)系統(tǒng)，主要由換熱管漏磁內(nèi)檢測(cè)傳感器、探頭定位系統(tǒng)、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及分析軟件組成，其中換熱管漏磁內(nèi)檢測(cè)傳感器是磁場(chǎng)激發(fā)及信號(hào)采集的主要部分，本文僅對(duì)該部分進(jìn)行介紹。

在大直徑鐵磁性管道的在線漏磁檢測(cè)中，為達(dá)到較好的磁化效果，常使用沿周向陣列磁鐵的方法來(lái)獲得所需的勵(lì)磁源。然而對(duì)于換熱器管來(lái)說(shuō)，由于空間過(guò)于狹小，無(wú)法容納足夠體積的永磁鐵來(lái)達(dá)到理想的磁化效果，因此這種周向陣列磁鐵的方法就無(wú)法應(yīng)用。為了改善漏磁傳感器的磁化能力，采取的磁路設(shè)計(jì)如圖1所示。其中勵(lì)磁回路和磁敏檢測(cè)元件是該系統(tǒng)的主體部分[1]。

3 試驗(yàn)部分

3.1 試驗(yàn)用換熱管試樣

在材質(zhì)為20#鋼的Ф25mm×2.5mm及Ф38mm×3.0mm換熱管上加工缺陷，每根管上加工4個(gè)通孔缺陷，缺陷大小如表3.1所示。

3.2 試驗(yàn)用模擬折流板

模擬折流板加工設(shè)計(jì)的四個(gè)大小不同的孔是針對(duì)四種不同管徑的換熱器管束而設(shè)計(jì)，孔徑大小及板厚依據(jù)《GB151-1999 管殼式換熱器》相關(guān)規(guī)定選取。分別加工厚度為5mm、10mm、15mm三塊不同厚度的模擬折流板以備試驗(yàn)使用。模擬折流板與換熱管在試驗(yàn)過(guò)程中的組裝如圖2所示。

3.3 試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)三個(gè)步驟進(jìn)行：①三塊壁厚不同的模擬折流板（5mm、10mm、15mm）分開(kāi)放置在換熱管無(wú)缺陷部位進(jìn)行檢測(cè)，以確定本文所采用的漏磁檢測(cè)系統(tǒng)是否能夠檢測(cè)出折流板引起的漏磁信號(hào)。②5mm與10mm模擬折流板合并檢測(cè)與15mm折流板檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，以判斷在相同厚度下兩塊合并的折流板與一塊折流板的信號(hào)差別。③三塊模擬折流板合并放置在ф5通孔上進(jìn)行檢測(cè)，與原ф5通孔采集的漏磁信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，用以分析折流板下缺陷信號(hào)與非折流板處信號(hào)的差異。

以上試驗(yàn)過(guò)程中檢測(cè)軟件的參數(shù)設(shè)置均相同，檢測(cè)靈敏度為3000，信號(hào)步長(zhǎng)為50。Ф25mm換熱管采用Ф25探頭進(jìn)行檢測(cè)，Ф38mm換熱管采用Ф38探頭進(jìn)行檢測(cè)。每次檢測(cè)均做推拉兩次檢測(cè)，并分別記錄采集的信號(hào)。

4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

4.1三個(gè)折流板與通孔分別檢測(cè)信號(hào)對(duì)比分析

在ф25換熱管上發(fā)現(xiàn)：三個(gè)折流板均能被檢出，且折流板信號(hào)與通孔信號(hào)在相位上相反，折流板信號(hào)高低與其厚度成正比，15mm厚折流板信號(hào)與ф3孔信號(hào)相當(dāng)。

在ф38換熱管上發(fā)現(xiàn)：三折流板均能被檢出，且折流板信號(hào)與通孔信號(hào)在相位上相反，在推送檢測(cè)中折流板信號(hào)高低與其厚度成一定正比，15mm折流板信號(hào)與ф5孔相當(dāng)，5mm折流板信號(hào)小于ф3孔信號(hào);在拉回檢測(cè)中，折流板信號(hào)與通孔信號(hào)相位相同，三折流板信號(hào)與其自身厚度不成比例，10mm折流板信號(hào)比15mm折流板信號(hào)要大，10mm折流板信號(hào)大于ф6通孔信號(hào)，15mm折流板信號(hào)小于ф5通孔信號(hào)，而5mm折流板信號(hào)仍然小于ф3通孔信號(hào)。

4.2 5mm與10mm折流板合并檢測(cè)與15mm折流板檢測(cè)信號(hào)對(duì)比分析

5mm與10mm折流板合并檢測(cè)與15mm折流板檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，在ф25換熱管上發(fā)現(xiàn)：15mm折流板信號(hào)能夠檢出，與通孔信號(hào)的相位相反，其信號(hào)比ф3通孔信號(hào)小，而5+10mm折流板卻不能夠檢出;ф38換熱管上：15mm折流板與5+10mm折流板均能夠檢出，其信號(hào)與通孔信號(hào)的相位正好相反，15mm折流板信號(hào)比5+10mm折流板信號(hào)大，這兩個(gè)折流板信號(hào)均大于ф5通孔信號(hào)，而小于ф6通孔信號(hào)。

4.3三塊模擬折流板合并放置在ф5通孔上檢測(cè)信號(hào)對(duì)比分析

在ф25換熱管上：與原ф5通孔信號(hào)比對(duì)，信號(hào)反向有延伸，且較長(zhǎng)，正向基本無(wú)變化，但是信號(hào)相位呈180°反轉(zhuǎn);在ф38換熱管上（圖4.6）：與原ф5通孔信號(hào)對(duì)比變化較小，信號(hào)相位呈180°反轉(zhuǎn)。

5 結(jié)論

通過(guò)試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

（1 ） 本換熱管漏磁檢測(cè)系統(tǒng)能夠檢測(cè)出折流板產(chǎn)生的漏磁信號(hào)，且不同厚度的折流板其漏磁信號(hào)大小也不同，折流板越厚，其漏磁信號(hào)幅值越高。

（2 ） 折流板信號(hào)大小與通孔信號(hào)的幅值高低受換熱管管徑大小影響。在ф25換熱管上，15mm厚折流板信號(hào)與ф3通孔信號(hào)相當(dāng)，且相位與通孔信號(hào)相反;在ф38換熱管上，15mm厚折流板信號(hào)與ф5通孔信號(hào)在推送檢測(cè)時(shí)相當(dāng)，而在拉回檢測(cè)時(shí)卻小于通孔信號(hào)，且兩次相位變化不同。

（3）折流板在通孔缺陷上時(shí)，顯示的信號(hào)與原通孔信號(hào)相位相反，但信號(hào)幅值與原缺陷信號(hào)相比無(wú)較大變化。

（4）本換熱管漏磁檢測(cè)系統(tǒng)在信號(hào)上仍存在不穩(wěn)定性，如5mm與10mm折流板合并在ф25換熱管上檢測(cè)，并未測(cè)出，后期仍需對(duì)該檢測(cè)系統(tǒng)做優(yōu)化設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 武新軍，李濤，李春樹(shù)等，在役換熱器管漏磁內(nèi)檢測(cè)傳感器設(shè)計(jì)[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，23（1 ）：5-9

作者簡(jiǎn)介：

李濤，男，漢族，天津人，1968年7月-，1990年畢業(yè)于西北工業(yè)大學(xué)熱能工程專(zhuān)業(yè)，高級(jí)工程師，碩士，現(xiàn)主要從事石化特種設(shè)備管理、檢驗(yàn)檢測(cè)、科研開(kāi)發(fā)工作。