铁磁性材质铝翅片管的在役检测

　　换热器管的缺陷检测是无损检测人员一直研究的课题,而铁磁性材质铝翅片换热器管的在役检测又是各种换热器管检测中的难点之一。石化行业加氢装置中的空冷管束就属于该类管束,其管束结构、铁磁性材质和外绕铝翅片等特点均影响检测技术的选择。在役管束结构的检测必须从管内壁进行,目前换热器管束常用的检测技术是常规涡流和远场涡流技术,其中前者主要用于非铁磁性管,后者主要用于铁磁性管。由于远场涡流技术的原理是涡流穿透管壁并沿管外壁传播,外绕铁磁性管的铝翅片则会削弱和破坏涡流在管外壁的传播。试验证明,对于在役铁磁性材质铝翅片管,远场涡流技术根本无法有效检测^[1]。

　　因此,需找出另外的检测技术。漏磁(MFL)检测技术目前主要应用于储罐底板扫查、钢丝绳检测以及油/气输送管道内壁缺陷检测等,对外径<60 mm的换热器管却很少应用。由于MFL技术适用于铁磁性材质,可从内壁检测,外绕铝翅片原理上也不影响检测结果,因此可尝试对该种管子进行检测。另外,超声内壁旋转检测(IRIS)技术,由于检测步骤繁琐而少有应用。但由于超声波原理上不受材质限制,也不受外绕铝翅片的影响,因此也可尝试对该种管子进行检测。

　　下面对上述两种技术分别进行试验,以验证该两种技术的可行性和有效性。并根据试验结果,分析该两种检测技术的优缺点,从而总结出铁磁性材质铝翅片管适用的在役检测方法。

　　1　检测原理

　　1.1　MFL技术

　　MFL检测技术基于缺陷对磁场的影响,由于只有铁磁性材质才能产生漏磁场,因此该技术仅限于铁磁性材质的检测。MFL检测方法一般有检测线圈法和磁场测定法两种。前一种方法根据感应电动势ε与漏磁通Φ的关系公式而后一种方法则是通过霍尔元件和磁敏二极管等磁电转换元件来扫查试件表面检测漏磁通的方法。MFL试验采用的线圈检测探头的原理见图1。

　　由于MFL技术检测的是缺陷引起的漏磁通的大小,一般尖锐形缺陷引起的漏磁通较大,壁厚变化平缓的缺陷引起的漏磁通较小,因此该技术更适合尖锐形缺陷如裂纹和凹坑等缺陷的检测^[2~4]。

　　1.2　超声IRIS技术

　　该技术是基于超声波测厚的原理,由一个位于管子中心线的超声波换能器发射超声波到一个旋转的镜子上,随着旋转镜面在径向反射声束,实现管壁厚度的测量,整个检测过程中要求超声波路径耦合良好。超声IRIS检测探头的原理见图2。

　　由于超声IRIS技术的检测原理是基于缺陷对超声波的反射,而裂纹和针孔等小面积缺陷由于反射信号太弱就可能漏检,因此该技术更适合较大面积的凹坑和壁厚缺损等造成的壁厚减薄量的检测^[2]。