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碳钢管束远场涡流检测缺陷识别与判定 魏培生 赵久国 朱省初 (中石油独山子石化分公司压力容器检验所 ,新疆独山子 833600) 摘 要 :远场涡流检测适用于铁磁性型材和零件的检测 ,能发现裂纹 、减薄 、凹坑等表面和近表面缺陷 , 可以确定缺陷的位置和相对尺寸 ,但难于判定缺陷的种类 。本文介绍两种缺陷分析方法 ,并分析对比试样上 缺陷波形的特征 ,应用于碳钢换热管束的检测中 。 关键词 :远场涡流 ;缺陷 ;识别 ;判定 中图分类号 : T G115 . 28 文献标志码 :A 文章编号 :167124423 (2011)管束远场涡流检测技术是一种能穿透管束管壁 的低频电磁检测技术 ,对碳钢管束的内外壁缺陷和 管壁变薄情况具有几乎相同的检测灵敏度 ,其检测 的管壁厚度变化与相位滞后之间存在线性关系[ 1 ] 。 仪器使用加拿大 Ru ssell 公司 Fer ro scop e 308 远场 涡流 检 测 仪 , 内 穿 过 式 0 . 675″Dia met e r , 50f eet , ADA , A b s/ Diff 多 通 道 探 头 ; 数 据 分 析 软 件 采 用 A dep t Pro 3 . 3 . 0 . 2 SC ,能够进行碳钢材料的换热 器管束腐蚀缺陷识别与判定 。该检测系统中绝对通 道用于大范围渐变缺陷的检测 ; 差分通道用于管束 轴向方向上突变性缺陷的检测 ; 混频通道用于支撑 板信号的抑制 ,以显示支撑板下或附近的较小缺陷 。 表 1 绝对通道中缺陷信号相位角的变化 K 缺 陷 深 度 1 . 5 2 2 . 5 3 4 25 % T 50 % T 75 % T 100 % T 1 管束远场涡流检测数据分析方法 注 : K = 缺陷轴向长度 / 管束内径 , T 为管束壁厚 。 1 . 1 远场检测分析 绝对通道的远场检测数据主要适用于大范围渐 变缺陷的检测 ,通过测量绝对通道中缺陷信号的相位 角判定管壁减薄量 - 缺陷深度 ,缺陷深度与相位角存 在线性关系[ 2 ] 。模拟不同类型的缺陷 ,绝对通道中缺 陷的检测信号存在规律性的变化趋势 ,表 1 所示是缺 陷深度和长度的变化引起缺陷信号波幅发生变化 ,图 1 所示是对应不同深度缺陷的相位角变化 。 由表 1 和图 1 可知 : (1) 若缺陷深度不变 : 随缺陷轴向长度增加 ,相 位角波形曲线由双峰逐渐变为双台阶形 。 (2) 若缺陷轴向长度不变 : 随缺陷深度增加 ,相 位角大小与缺陷深度成正比关系 。 1 . 2 角度 - 深度分析 差分通道的角度 - 深度分析法适用于检测局部 凹点缺陷 - 长度小于探头线圈间距的缺陷 ,可以通 过测量标样管上两个 (或两个以上) 轴向突变性缺陷 信号相对 X 轴的相位角 ,在平面坐标图中描绘出相 应缺陷深度 - 相位角的数据点 ,然后确定它们之间 的关系[ 2 ] 。在现场检测过程中可以依据缺陷深度 - 相位角的关系判定轴向突变性缺陷的深度 。 2 . 1 仪器调试与校准 某在役换热器 E - 3107 , 管束材质 20 # 钢 、规 格 25 ×2 . 5 ,需对管束腐蚀状况做远场涡流检测 。 依据其可能产生的缺陷形态取其相同材料管束制作 对比试样 。对比试样如图 2 所示 。 差 分 通 道 的 校 准 : 测 量 至 少 两 个 2 0 % 至 8 0 %深的轴 向 突 变 性 缺 陷 信 号 相 对 X 轴 的 相 位 角 度 , 找 出 缺 陷 深 度 与 相 位 角 度 的 关 系 , 然 后 应 用角度 - 深度分析 对 该 通 道 进 行 校 准 , 如 表 3 所 示 。 表 3 差分通道 diff A12A2 2 f 1 校准 缺陷 B : 40 % T D :20 % T E :50 % T Diff A 12A 22 f 2 通道 缺陷相位角 48 . 07° 64 . 24° 43 . 53° 图 2 对比试样示意图 绝对通道的调试与校准 :调整频率 f 1 以获取一 个相位的度数 ,该度数等同于短的周向凹槽的深度 百分比 。例如 ,凹槽深度是 20 % , 要调整相位约为 20°,较高的频率产生一个较大的相移 。对于绝对通 道应用远场检测数据分析 ,仅需一个短周向凹槽缺 陷即可完成缺陷校准 ,如表 2 所示 。 表 2 绝对通道 a bs12 f 1 校准 根据以上校准方法 ,同样可以校准其余通道的 检测数据 ,仪器校准后可直接显示缺陷深度占管束 壁厚的百分比 ,较为直观地显示了缺陷深度的损失 量 。 2 . 2 校准后对比试样上人工缺陷波形特点 对比试样上人工缺陷条状图波形显示