Рекомендуемое оборудование: ПредпосылкаВысокие температуры в паровом котле (свыше 800 °C) могут привести к образованию с внешней и внутренней стороны труб тяжелой, хрупкой окиси железа, называемой иначе магнитным железняком. Наличие оксидного слоя на наружной поверхности труб может помешать ультразвуковому измерению толщины стенок с использованием раздельно-совмещенных ПЭП: грубая поверхность препятствует надлежащей передачи ультразвука в объект контроля, также толщина оксидного слоя учитывается при измерении толщины стали. Однако, магнетит является магнитным материалом (как видно из его названия), что позволяет использовать ЭМАП (электромагнитные акустические преобразователи), например, Panametrics-NDT E110-SB. ЭМАП имеют ряд преимуществ перед традиционными раздельно-совмещенными ПЭП: отсутствие необходимости удаления оксидного слоя с поверхности, толщина оксидного слоя/накипи не учитывается при измерении толщины стенки, измерения проводятся быстро без использования контактной жидкости. Основной недостаток магнитострикционных ЭМАП – это то, что они используются только в том случае, если на наружных поверхностях бойлерных труб имеется оксидный слой. Кроме того, минимальная измеряемая толщина стенки и точность измерения не могут сравниться с тем, чего можно достичь с помощью стандартных раздельно-совмещенных ПЭП, также ЭМАП менее чувствительны к мелким язвинам на внутренней стенке трубы. По этим причинам, ЭМАП чаще всего используются для первичного контроля толщины, а раздельно-совмещенные ПЭП – для углубленного анализа отмеченных участков. Теоретическая частьВ области НК используют два типа ЭМАП. ЭМАП, работающие на эффекте силы Лоренца, не требуют наличия оксидного слоя, но требуют высокую мощность возбуждения. Магнитострикционные ЭМАП, такие как E110-SB производства Olympus, требуют наличия оксидного слоя, но работают при очень низких уровнях мощности, аналогично портативным измерительным приборам. Магнитострикционный ЭМАП состоит из сильного постоянного магнита и катушки, которая действует в качестве электромагнита при воздействии импульса возбуждения от контрольно-измерительного прибора, как показано на Рис. 1. Постоянный магнит создает магнитное поле, перпендикулярное поверхности оксида/накипи (Bs на Рис. ниже), тогда как динамическое поле, созданное электромагнитом (Bd), «тянет» слой оксида в радиальном направлении внутрь и кнаружи по мере возбуждения катушки, как показано на Рис. 2. Это движение генерирует в слое накипи поперечную волну с нормальным углом падения, которая распространяется и проникает в сталь. Фактически, слой оксида/накипи выполняет функцию активного элемента преобразователя, генерирующего звуковой импульс. Частота звукового импульса варьируется с изменением толщины слоя оксида: чем тоньше оксидный слой, тем больше частота, и наоборот, чем толще оксидный слой, тем меньше частота. Обычно, при тонком слое накипи, частота составляет приблизительно 5 МГц. Процесс также действует в обратном направлении для создания напряжения в катушке, когда эхо-сигнал от сдвиговой волны вызывает вибрацию в слое оксида.
Поскольку слой оксида выступает элементом преобразователя, шероховатая поверхность оксидной пленки не влияет на акустический контакт, и оксидный слой не учитывается при измерении толщины стенки. ЭМАП генерирует поперечную волну, поэтому прибор должен быть откалиброван до значения скорости распространения поперечной волны, равной приблизительно 3,240 м/с в углеродистой стали. Обычно, точность измерений с преобразователем E110-SB EMAT составляет ± 0,25 мм, при минимальной измеряемой толщине 2,0 мм, в зависимости от свойств материала. Процедуры настройки и измеренияКачество ультразвуковых эхо-сигналов в приложениях ЭМАП зависит, частично, от плотности оксидного слоя, которая может быть разной в разных точках бойлерной трубы. Если нужные эхо-сигналы невозможно получить в одной точке, попробуйте выполнить измерение в другой точке. Также, преобразователь E110-SB позволяет настраивать расстояние до поверхности бойлерной трубы. Настройка расстояния до поверхности позволяет оптимизировать эхо-сигнал в большинстве случаев.
|