Ресурсы
Application Notes
Назад к ресурсам

Измерение толщины стенок труб паровых котлов с помощью преобразователей ЭМАП


Рекомендуемое оборудование:
Толщиномер 38DL PLUS
EPOCH 6LT,EPOCH 1000,илиEPOCH 650

Предпосылка

Высокие 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 часть

В 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.


Рис. 1 - Поперечное сечение типичного ЭМАП


Рис. 2 - Метод генерации звуковой волны

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 измерения

Качество 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.


(a) Толщиномер 38DL PLUS®: Преобразователь E110-SB можно использовать с толщиномером 38DL PLUS с помощью адаптера 1/2XA/E110, который обеспечивает распознавание преобразователя и дополнительную фильтрацию верхних частот, необходимую для правильного формирования сигнала. При подключении адаптера, прибор автоматически выбирает настройку ЭМАП по умолчанию DEFM1-EMAT/E110. Как при настройке любого прибора, для достижения оптимальной точности необходимо выполнить двухточечную калибровку нуля и скорости звука, используя толстый и тонкий образцы известной толщины. Если таких образцов нет в наличии, оставьте настройки по умолчанию. Усиление прибора и игнорирование эхо-сигнала можно при необходимости настроить для оптимизации обнаружения эхо-сигналов. С настройкой ЭМАП по умолчанию, толщиномер 38DL PLUS отображает полную выпрямленную волну. Типичный А-скан представлен ниже на Рис. 3.



Рис. 3 - Типичная выпрямленная волна ЭМАП
Для более детального рассмотрения формы волны, в меню прибора выберите отображение в РЧ-режиме. Типичная форма РЧ сигнала при измерении ЭМАП см. на Рис. 4.


Рис. 4 - Типичный РЧ-сигнал ЭМАП


(b) EPOCH 6LT, EPOCH 1000 или EPOCH 650: Типичную настройку и А-скан ЭМАП для дефектоскопов серии EPOCH см. на Рис. 5. Не забывайте, что полосовой фильтр необходимо использовать для исключения низкочастотных шумов, связанных с ЭМАП. Также, поскольку частота колебаний поперечной волны зависит от толщины оксидного слоя, частота повторения прямоугольных импульсов EPOCH должна быть отрегулирована (при необходимости) для оптимизации эхо-сигнала.


Рис. 5 - Основные параметры настройки: скорость звука 0,1280 дюйм/мкс; нуль 0,650 мкс; энергия 400 В; демпфирование 50 Ω; частота импульса 5,0 МГц; фильтр 1,5-8,5МГц

Olympus IMS
Продукты, используемые для этой цели

ЭМА преобразователь – одноэлементный преобразователь, использующий магнитострикционный эффект для передачи и приема ультразвуковых волн.
EPOCH 650 представляет собой традиционный ультразвуковой дефектоскоп с отличными рабочими характеристиками и удобством в эксплуатации, для решения самых разнообразных задач контроля. Этот прочный и легкий прибор с интуитивным управлением является продолжением популярного ультразвукового многофункционального дефектоскопа EPOCH 600.
38DL PLUS — усовершенствованный ультразвуковой толщиномер. Используется с раз­дельно-совмещенными преобразователями для измерения утонения стенок корродированных труб; включает режимы THRU-COAT и Эхо-эхо. Используется с одноэлементными преобразователями для высокоточного измерения толщины тонких, слишком толстых или многослойных материалов.
EPOCH 1000 – ультразвуковой дефектоскоп с расширенным набором функций УЗК и возможностью активации фазированных решеток в специализированном центре обслуживания Olympus. Основные характеристики: соответствие стандарту EN12668-1, 37 фильтров цифрового приемника, частота повторения импульсов 6 кГц для высокоскоростного сканирования.
Sorry, this page is not available in your country
Let us know what you're looking for by filling out the form below.

This site uses cookies to enhance performance, analyze traffic, and for ads measurement purposes. If you do not change your web settings, cookies will continue to be used on this website. To learn more about how we use cookies on this website, and how you can restrict our use of cookies, please review our Cookie Policy.

OK