远场涡流测厚技术在空冷器碳钢管束检测中的应用

       高压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H2S和NH3。冷却后,两者反应生成NH4HS并直接由气相变成固态晶体,导致发生空冷器堵塞。为了防止堵塞,通常在上游位置注水,这样也带来了NH4HS溶液对其的严重腐蚀,同时也加大了对管束内壁的冲蚀[1]。碳钢空冷器管最常见的失效形式为局部冲刷腐蚀导致管壁减薄最终发生爆管或开裂。为了在早期发现管束的剩余壁厚情况,预防因壁厚减薄造成管束失效酿成事故,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且外带铝质翅片,对碳钢管束壁厚的测定,远场涡流测厚技术是一种合适的手段[2]。

1　远场涡流测厚技术基本原理

       远场涡流测厚技术是一种能穿透金属管壁的低频涡流检测技术,探头通常为内通过绝对式,由一个同时起激励和检测作用的线圈或一个激励线圈(一次线圈)和一个检测线圈(二次线圈)构成,仅针对被检测对象某一位置的电磁特性直接进行检测的线圈,因而对管壁上不论是突变形式或渐变形式的壁厚减薄都有较强的敏感。

       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管壁的减薄情况。若管壁厚为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确定[3]:

       管壁存在壁厚局部减薄时,检测信号相位差减小,幅值增大,因而可对被检管进行壁厚测定。绝对式探头是直接测量线圈阻抗的变化,在检测时可用标准试样管放入线圈,调整仪器,再将被测试工件放入线圈,就可对被检工件进行壁厚测定了。结合现代计算机和软件技术,通过测厚专用软件可以将涡流检测得到的模拟信号,按照事先建立的数学模型实时转化成数字信号,通过观察可直接得到被检管束的实时壁厚值,并可以把每根已测管的管壁最薄厚度值显示在屏幕上。不过需要注意的是,由于涡流测厚的平均效应,并不能真实反映腐蚀减薄处的最大腐蚀深度,实际的局部腐蚀最薄壁厚要小于所测数值。

2　标样管制备及仪器调试

2.1　标样管材质及规格

       高压空冷器管束的制造材质一般为20号钢或10号钢,规格为Φ25 mm×3 mm,标样管应选用与被检对象具有相同或相近规格、牌号、热处理状态、表面状态和电磁性能的钢管制作。

2.2　标样管的设计及制造

       远场涡流测厚参考荷兰Stamicarbon公司有关技术规范和JB/T 4730.6—2005《承压设备无损检测》第6部分的相关内容,设计标样管,如图1所示。