远场涡流检测技术在反应流出物空冷器碳钢管束检测中的应用

　　反应流出物空冷器是炼油行业加氢裂化装置中的重要设备,介质中含硫和氮,加氢反应后生成H^₂S和NH^₃。冷却后,两者反应生成NH^₄HS,在缺少液态水的情况下,NH^₄HS直接由气相变成固态晶体,能迅速堵塞空冷器。为了防止堵塞,通常在上游位置注水。冲洗水能有效防止堵塞,同时也带来了NH^₄HS溶液对管壁的严重腐蚀^[1]。为早期发现管子的腐蚀状况,预防因管子失效酿成事故,需要对在用空冷器管束进行定期检查。空冷器管束由合金管或碳钢管制造,对碳钢管的检查,远场涡流检测是一种合适的手段^[2]。

　　1　远场涡流检测基本原理

　　远场涡流(remote field eddy current,简称RFEC)检测技术是一种能穿透金属管壁的低频涡流检测技术。探头通常为内通过式,由激励线圈和检测线圈构成。检测线圈和激励线圈相距约二倍管内径的长度,激励线圈通以低频交流电,检测线圈能拾取发自激励线圈穿过管壁后又返回管内的涡流信号,从而有效地检测金属管子的内、外壁缺陷及管壁的减薄情况。若管子壁厚为h,则磁场两次穿过管壁造成的振幅衰减和相位滞后由下式决定

　　式中　H———磁场强度振幅衰减

　　δ———集肤深度

　　φ———检测线圈感应电压和激励电流间的相位滞后值

　　管壁无缺陷时,检测线圈的感应电压和激励电流间的相位滞后正比于壁厚与集肤深度倒数的乘积。管壁存在裂纹、凹坑及腐蚀等缺陷时,管壁厚度减小,导致检测信号相位差减小,幅值增大,因而可以检测管子缺陷^[3]。

　　2　对比试样制备

　　2.1　对比试样材质及规格

　　加氢裂化高压空冷器管束的材质为20钢管和10钢管,规格为25 mm×3 mm×10 500 mm,对比试样选用20钢管,规格为25 mm×3 mm×1 200 mm和25 mm×3 mm×1 600 mm。

　　2.2　对比试样的设计及制造

　　参考JB 4730—1994压力容器无损检测和ASTM有关标准,根据空冷器管束可能出现的缺陷情况,设计了4根对比试样管,其中1号和2号为不带铝合金翅片的对比试样管,3号和4号对比试样管的外壁用同样的工艺制作了与空冷管束相同的翅片(图1)。人工缺陷中三个通孔沿周向均布,相距120°±5°,刻槽为外壁周向槽,球形凹坑每组3个沿周向均布。带KLM型翅片样管尺寸见图2。

　　3　对比试样试验结果

　　试验仪器为ET-556H型远场涡流探伤仪,探头为ID.R.DF17.6/12 m 0.1~1 kHz的差动内通过式远场探头。采用不同的试验参数,使样管中的缺陷信号尽可能显现,并通过改变频率f及增益dB,得到有关信号变化规律,试验结果见表1~4。