換熱器管束漏磁檢測中分辨折流板影響信號

摘要：本文詳細(xì)介紹了一種新研制的換熱器管漏磁檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其特點，為了驗證換熱管束折流板對該系統(tǒng)信號的影響程度，作者通過制作三組不同厚度的模擬折流板，對ф25及ф38兩種規(guī)格的換熱管進(jìn)行的試驗，試驗表明，換熱管折流板能被該檢測系統(tǒng)檢出。

關(guān)鍵詞：換熱器管束;折流板;漏磁信號

1 前言

鐵磁性換熱管是石油化工行業(yè)生產(chǎn)中最為常用的換熱設(shè)備部件，常用的換熱器管束、余熱鍋爐管子等是換熱設(shè)備的核心部件，其安全狀態(tài)對生產(chǎn)和經(jīng)營具有關(guān)鍵影響，其一旦泄漏，輕則會出現(xiàn)混料，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，嚴(yán)重的則會引發(fā)火災(zāi)事故，后果極其嚴(yán)重。目前隨著國內(nèi)高硫油煉量的增加，煉油設(shè)備腐蝕加劇，換熱管的腐蝕也不例外，換熱管腐蝕到一定程度，即會影響換熱設(shè)備使用，需要對其進(jìn)行修理和更換，如果腐蝕缺陷不能及時發(fā)現(xiàn)，換熱管就會帶著隱患運行，影響裝置安全穩(wěn)定長周期運行。在檢驗過程中并沒有將換熱管作為主要檢驗項目，而只是作為腐蝕調(diào)查的檢查項目，檢查手段多采用宏觀檢驗、內(nèi)窺鏡檢查、渦流檢測、漏磁檢測、旋轉(zhuǎn)超聲檢測。

本文利用研制的在役換熱管漏磁內(nèi)檢測傳感器進(jìn)行試驗，研究換熱器折流板對漏磁檢測的影響情況，以便對實際檢測過程中的信號分析及缺陷判別提供幫助。制作了三組不同厚度的模擬折流板，通過在ф25及ф38兩種規(guī)格的換熱管上進(jìn)行試驗，確定了折流板對漏磁信號的影響程度。

2 漏磁檢測系統(tǒng)

漏磁檢測的基本原理是建立在鐵磁材料的高磁導(dǎo)率特性之上，在有缺陷處磁力線發(fā)生彎曲變形，并且有一部分磁力線漏出缺陷表面，通過檢測鋼管表面逸出的漏磁通即可判斷是否存在缺陷。

本文所涉及的換熱管漏磁檢測系統(tǒng)，主要由換熱管漏磁內(nèi)檢測傳感器、探頭定位系統(tǒng)、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及分析軟件組成，其中換熱管漏磁內(nèi)檢測傳感器是磁場激發(fā)及信號采集的主要部分，本文僅對該部分進(jìn)行介紹。

在大直徑鐵磁性管道的在線漏磁檢測中，為達(dá)到較好的磁化效果，常使用沿周向陣列磁鐵的方法來獲得所需的勵磁源。然而對于換熱器管來說，由于空間過于狹小，無法容納足夠體積的永磁鐵來達(dá)到理想的磁化效果，因此這種周向陣列磁鐵的方法就無法應(yīng)用。為了改善漏磁傳感器的磁化能力，采取的磁路設(shè)計如圖1所示。其中勵磁回路和磁敏檢測元件是該系統(tǒng)的主體部分[1]。

3 試驗部分

3.1 試驗用換熱管試樣

在材質(zhì)為20#鋼的Ф25mm×2.5mm及Ф38mm×3.0mm換熱管上加工缺陷，每根管上加工4個通孔缺陷，缺陷大小如表3.1所示。

3.2 試驗用模擬折流板

模擬折流板加工設(shè)計的四個大小不同的孔是針對四種不同管徑的換熱器管束而設(shè)計，孔徑大小及板厚依據(jù)《GB151-1999 管殼式換熱器》相關(guān)規(guī)定選取。分別加工厚度為5mm、10mm、15mm三塊不同厚度的模擬折流板以備試驗使用。模擬折流板與換熱管在試驗過程中的組裝如圖2所示。

3.3 試驗方案的設(shè)計

本次試驗設(shè)計三個步驟進(jìn)行：①三塊壁厚不同的模擬折流板（5mm、10mm、15mm）分開放置在換熱管無缺陷部位進(jìn)行檢測，以確定本文所采用的漏磁檢測系統(tǒng)是否能夠檢測出折流板引起的漏磁信號。②5mm與10mm模擬折流板合并檢測與15mm折流板檢測信號進(jìn)行對比，以判斷在相同厚度下兩塊合并的折流板與一塊折流板的信號差別。③三塊模擬折流板合并放置在ф5通孔上進(jìn)行檢測，與原ф5通孔采集的漏磁信號進(jìn)行比對，用以分析折流板下缺陷信號與非折流板處信號的差異。

以上試驗過程中檢測軟件的參數(shù)設(shè)置均相同，檢測靈敏度為3000，信號步長為50。Ф25mm換熱管采用Ф25探頭進(jìn)行檢測，Ф38mm換熱管采用Ф38探頭進(jìn)行檢測。每次檢測均做推拉兩次檢測，并分別記錄采集的信號。

4 試驗結(jié)果及分析

4.1三個折流板與通孔分別檢測信號對比分析

在ф25換熱管上發(fā)現(xiàn)：三個折流板均能被檢出，且折流板信號與通孔信號在相位上相反，折流板信號高低與其厚度成正比，15mm厚折流板信號與ф3孔信號相當(dāng)。

在ф38換熱管上發(fā)現(xiàn)：三折流板均能被檢出，且折流板信號與通孔信號在相位上相反，在推送檢測中折流板信號高低與其厚度成一定正比，15mm折流板信號與ф5孔相當(dāng)，5mm折流板信號小于ф3孔信號;在拉回檢測中，折流板信號與通孔信號相位相同，三折流板信號與其自身厚度不成比例，10mm折流板信號比15mm折流板信號要大，10mm折流板信號大于ф6通孔信號，15mm折流板信號小于ф5通孔信號，而5mm折流板信號仍然小于ф3通孔信號。

4.2 5mm與10mm折流板合并檢測與15mm折流板檢測信號對比分析

5mm與10mm折流板合并檢測與15mm折流板檢測信號進(jìn)行對比，在ф25換熱管上發(fā)現(xiàn)：15mm折流板信號能夠檢出，與通孔信號的相位相反，其信號比ф3通孔信號小，而5+10mm折流板卻不能夠檢出;ф38換熱管上：15mm折流板與5+10mm折流板均能夠檢出，其信號與通孔信號的相位正好相反，15mm折流板信號比5+10mm折流板信號大，這兩個折流板信號均大于ф5通孔信號，而小于ф6通孔信號。

4.3三塊模擬折流板合并放置在ф5通孔上檢測信號對比分析

在ф25換熱管上：與原ф5通孔信號比對，信號反向有延伸，且較長，正向基本無變化，但是信號相位呈180°反轉(zhuǎn);在ф38換熱管上（圖4.6）：與原ф5通孔信號對比變化較小，信號相位呈180°反轉(zhuǎn)。

5 結(jié)論

通過試驗，得出以下結(jié)論：

（1 ） 本換熱管漏磁檢測系統(tǒng)能夠檢測出折流板產(chǎn)生的漏磁信號，且不同厚度的折流板其漏磁信號大小也不同，折流板越厚，其漏磁信號幅值越高。

（2 ） 折流板信號大小與通孔信號的幅值高低受換熱管管徑大小影響。在ф25換熱管上，15mm厚折流板信號與ф3通孔信號相當(dāng)，且相位與通孔信號相反;在ф38換熱管上，15mm厚折流板信號與ф5通孔信號在推送檢測時相當(dāng)，而在拉回檢測時卻小于通孔信號，且兩次相位變化不同。

（3）折流板在通孔缺陷上時，顯示的信號與原通孔信號相位相反，但信號幅值與原缺陷信號相比無較大變化。

（4）本換熱管漏磁檢測系統(tǒng)在信號上仍存在不穩(wěn)定性，如5mm與10mm折流板合并在ф25換熱管上檢測，并未測出，后期仍需對該檢測系統(tǒng)做優(yōu)化設(shè)計。

參考文獻(xiàn)：

[1] 武新軍，李濤，李春樹等，在役換熱器管漏磁內(nèi)檢測傳感器設(shè)計[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2008，23（1 ）：5-9

作者簡介：

李濤，男，漢族，天津人，1968年7月-，1990年畢業(yè)于西北工業(yè)大學(xué)熱能工程專業(yè)，高級工程師，碩士，現(xiàn)主要從事石化特種設(shè)備管理、檢驗檢測、科研開發(fā)工作。