列管式反应器的涡流检测研究

　　化工企业中反应器设备很多,作为重要设备,运行中不同程度的损伤甚至泄漏将使其使用寿命缩短或发生故障,影响整个生产装置的正常工作,造成重大经济损失。

　　某石油化学有限公司丙烯酸生产装置中的列管式反应器在2002年5月发生泄漏,按当时价格计算,丙烯酸为1 000元/t,停车一天将造成70万元损失。由于条件所限,射线和超声波等常规无损检测方法不能对此类设备进行探伤。实践证实,涡流法可快速、准确地对问题部位进行检测,找出缺陷,及时采取措施,使装备快速投入生产,可最大限度地减少经济损失。

　　1　对比试样制作及实验

　　1.1　材料要求

　　制作对比试样的钢管应与被探钢管的公称尺寸相同,化学成分、表面状况及热处理状态相似,即有相似的电磁特性。钢管弯曲度≤1.5∶1 000,表面无氧化皮,无影响校准的缺陷。

　　1.2　制作及样管灵敏度标定

　　对比试样的人工缺陷为穿过管壁并垂直于钢管表面的1mm孔,共五个,其中三个处于对比试样中间部分,沿圆周分布,互为120°,彼此之间的周向距离≮200mm。另外在距管两端≯200mm处各加工一个相同的人工缺陷,以检验端部效应(图1)。用主频80kHz和副频40kHz在样管上试验, 检测到的人工缺陷信号如图2所示,有非常明显的信号幅值及相位变化。

　　2　传感器的设计与制作

　　2.1　传感器的技术要求

　　为了提高检测灵敏度和可靠性,需要使缺陷信号具有足够的幅度并与其它信号有足够的相位差。由于缺陷等信息是通过涡流传感器直接感拾^[1],因此,设计并制作高质量的涡流检测线圈是保证检测灵敏度和可靠性的关键所在。

　　在双频涡流检测中,接成差动形式的检测线圈构成交流电桥的两臂,电桥电流的检测灵敏度与线圈阻抗变化率、桥臂系数及激励电压有关。为了提高检测灵敏度,可以适当地提高电压和桥臂系数,以增大检测线圈阻抗的相对变化率^[2],为此必须合理地选择线圈的尺寸和参数。

　　2.2　线圈参数的选择

　　实际绕制线圈时,线圈匝数n可由下式估算

　　式中　L———电感量

　　            L=1~3.2mH

　            　r———线圈平均半径

　　           l ₁———线圈长度

　           　KN———由线圈长度所限和磁场分布不均产生的修正系数

　　2.3　传感器的制作

　　涡流传感器的性能指标很多,在用于传热管的缺陷或壁厚检测时,需满足检测灵敏度高、能有效消除管板和支撑板等的干扰和对缺陷信息反应的线性范围大等性能。为此,可根据实际被检管子的内外径、壁厚及材料要求来选择线圈的尺寸和参数。