П'ять методів виявлення поверхневих дефектів квадратних і прямокутних сталевих труб

Квадратний порожнистий профіль (SHS) і прямокутного порожнистого профілю (RHS) проходять через формування, зварювання та термічну обробку, перш ніж досягти готової труби -, і будь-який із цих кроків може спричинити дефект: згорнуте-внахлест, дефект-зварного шва, поверхневу тріщину від холодної роботи або підповерхневе вкраплення, що переходить із котушки. Залишені непоміченими, ці дефекти можуть поширюватися під навантаженням, спричиняти передчасне руйнування зварного з’єднання або спровокувати відбраковування під час перевірки конструкції довго після того, як труба була виготовлена ​​в готову конструкцію.

Немає єдиного методу виявлення, який одночасно охоплює кожен тип дефекту, кожну геометрію труби та всі вимоги до швидкості виробництва.Вибір правильного методу - або правильної комбінації методів - залежить від того, де ймовірно знаходиться дефект, як трубка намагнічена (чи ні), як швидко має виконуватися перевірка та стан поверхні трубки.У цій статті описано п’ять методів виявлення, які найчастіше використовуються на квадратних і прямокутних сталевих трубах, що насправді вимірює кожен з них і як вирішити, який з них відповідає вашим вимогам перевірки.

Випробування вихровими струмами (ECT)працює шляхом пропускання змінного струму через котушку, яка знаходиться біля поверхні трубки. Ця котушка індукує циркулюючі «вихрові» струми всередині металу через електромагнітну індукцію. Коли індукційний струм протікає через область,-вільну від дефектів, він утворює передбачувану рівномірну петлю. Коли він стикається з поверхневим або майже{4}}поверхневим дефектом - тріщиною, нахилом, потоншеною ділянкою стінки - петля вихрового струму спотворюється, і це спотворення проявляється як вимірна зміна електричного сигналу котушки.

Випробування вихровими струмами не є єдиною фіксованою технікою - воно охоплює кілька типів впровадження, кожен з яких підходить для різних потреб перевірки:

• Традиційне (стандартне) вихрове струмове випробування- базовий метод із використанням однієї-частотної котушки для загального виявлення поверхневих і-поверхневих дефектів
• Дистанційне випробування вихровими струмами (RFEC)- використовує котушки передавача та приймача, розділені вздовж труби, що дозволяє виявлення як через внутрішню, так і через зовнішню стінку за один прохід, що корисно, коли доступ обмежено однією стороною труби
• Мульти-тестування вихровими струмами- працює на кількох частотах одночасно, дозволяючи інспектору відокремлювати сигнали від різних глибин дефектів або придушувати перешкоди від стану поверхні
• Випробування імпульсними вихровими струмами- використовує широкосмуговий імпульс, а не безперервну хвилю, що може отримати більше інформації про глибину з одного вимірювання
• Сильні сторони випробування вихровими струмами роблять його поширеним-методом першої лінії на виробничих лініях:точність виявлення та чутливість високі, швидкість перевірки достатньо висока, щоб-працювати на лінії під час виробництва труб, і він може виявити як поверхневі, так і підповерхневі (поблизу-поверхні) дефекти. Він також досить добре переносить поверхневе забруднення -масляна плівка або легкий поверхневий залишок на трубці зазвичай не порушує сигнал, що має значення на виробництві, де труби виходять прямо з лінії формування та зварювання.

Компроміс-єспецифіка. Вихрові струмові випробування чутливі до будь-яких змін в електромагнітній відповіді матеріалу, що означає, що вони можуть позначити геометричні особливості, незначну шорсткість поверхні або зміну властивостей матеріалу як дефекти -підвищення рівня-виявлення помилокпорівняно з методами, які дають більш пряму фізичну індикацію. Він також пропонуєобмежена гнучкість у налаштуванні роздільної здатності виявлення, тому настройка вихрових струмів, налаштована на один розмір дефекту та діапазон глибини, може не бути оптимальною настройкою для іншого профілю дефекту без зміни конфігурації зонда або частоти.

Ультразвуковий контроль (УЗ)використовує спосіб поширення звукових хвиль через твердий метал. Перетворювач надсилає-високочастотний ультразвуковий імпульс у стінку труби. Поки матеріал безперервний, хвиля поширюється передбачувано; коли він досягає внутрішнього дефекту - порожнечі, вкраплення,-відсутності-зварювання в зварювальному шві - частина цієї енергії відбивається назад до перетворювача. Вимірюючи час затримки та амплітуду відбитого сигналу, контрольне обладнання може обчислитияк розташування, так і приблизний розмір дефекту в межах товщини стінки, а не лише його наявність.

Основною перевагою ультразвукового дослідження є точність:Серед п’яти методів, наведених тут, він, як правило, є найточнішим для точного визначення того, де всередині стінки трубки знаходиться дефект і приблизно його розміру. Це робить його стандартним методом перевірки цілісності зварного-шва як на трубних виробах, так і на кованих компонентах, де знання глибини дефекту -, а не лише його наявність - визначає, чи прийнятна деталь.

Цей метод має реальні практичні обмеження для квадратних і прямокутних труб.Він погано підходить для складної або неправильної геометрії- плоскі грані SHS/RHS працюють достатньо добре, але кути та перехідні зони можуть спотворювати звуковий шлях і ускладнювати інтерпретацію.Поверхня труби потребує певної гладкостіщоб з’єднання працювало належним чином, оскільки ультразвуковий контроль вимагає aзв’язувальний агент - зазвичай це середовище на основі гелю або масла- -, що наноситься між зондом і поверхнею трубкищоб усунути повітряний зазор і підтримувати передачу сигналу стабільною. Шорсткі, покриті лускою поверхні або поверхні з щільним покриттям необхідно підготувати перед тим, як ультразвукове дослідження дасть надійні показання.

Магнітопорошковий тест (MPT)стосується саме феромагнітних труб - вуглецю та низько-легованої конструкційної сталі, але не-магнітних матеріалів — ні. Трубка намагнічується ярмом, котушкою або постійним струмом, що пропускається через матеріал, що створює магнітне поле, що проходить через сталь.Якщо поверхневий або майже{0}}поверхневий дефект перериває це поле - тріщина, шов, відсутність зварювання - лінії магнітного поля локально спотворюються та «витікають» з поверхні, створюючи локалізоване поле витоку точно в місці дефекту.

Потім на намагнічену поверхню наносять дрібні магнітні частинки (сухий порошок або вологу суспензію).Поле витоку притягує та утримує частинки на місці дефекту, утворюючи видиму лінію або кластер, який простежує форму дефекту- тріщина відображається як лінія частинок, що йде за траєкторією тріщини; округле включення проявляється як кластер частинок.

Привабливість магнітно-порошкового тестування полягає в прямоті та вартості:інвестиції в обладнання є порівняно невеликими, фізична індикація є дуже надійною, де вона застосовна, а дефект видно безпосередньо, а не випливає з електронного сигналу - інспектор може побачити фактичну форму та ступінь дефекту. Негативні сторони в основному стосуються праці та точності:застосування струму намагнічування, частинок та інтерпретація візерунка є ручним процесом, що підвищує вартість робочої сили порівняно з автоматизованим-методом роботи. Це такожне може розрізнити тип дефекту або ступінь тяжкості з такою ж точністю, як ультразвукове або вихрове струмове тестування- він повідомляє вам про наявність дефекту та його приблизне місце, але не обов’язково про його глибину чи точну класифікацію - та загальну пропускну здатність, як правило,повільнішеніж автоматизовані альтернативи.

Інфрачервоне випробування поверхонь труб зазвичай реалізується як індукційна термографія, і принцип відрізняється від інших чотирьох методів: він виявляє дефекти через локалізоване нагрівання, а не через магнітний або акустичний сигнал. Високочастотна індукційна котушка проходить поблизу поверхні трубки, генеруючи індукований електричний струм безпосередньо на поверхневому шарі трубки. Якщо матеріал міцний, індукційний струм тече рівномірно та рівномірно розсіюється у вигляді тепла.Там, де існує дефект, місцевий електричний опір змінюється, і область дефекту споживає більше електричної енергії, оскільки вона переносить індукційний струм -, створюючи помітно вищу місцеву температуру.

Інфрачервона камера або датчик зчитує цю температуру на поверхні.Оскільки швидкість і схема розсіювання тепла залежать від того, наскільки глибоко розташований дефект, результуючу теплову сигнатуру можна використовувати для оцінки глибини дефекту, а не лише присутність -, що є можливістю, яку не надає безпосередньо жоден із суто поверхневих-методів індикації (наприклад, магнітно-порошкове тестування).

Практичне обмеження геометричне:цей метод зазвичай ефективний лише на плоских прямих поверхнях, де індукційна котушка може підтримувати постійну рівномірну відстань і з’єднання з поверхнею трубки по всьому скануванню.Він погано підходить для нерівних або нерівних металевих поверхонь- кутовий радіус, шорстка зварювальна кришка або нерівний шар окалини порушують розподіл індукованого струму та підривають надійність температурних показань. На квадратних і прямокутних трубах це зазвичай обмежує інфрачервону/індукційну термографію плоскими гранями, а не повним розрізом.

Випробування на витік магнітного потоку (MFL) майже повністю поділяє свою основну фізику з випробуванням магнітними частинками- одночасно намагнічує феромагнітну трубку та покладається на той факт, що дефект спотворює магнітне поле, створюючи локалізоване поле витоку в дефекті. Різниця полягає в тому, як зчитується це поле витоку: замість застосування магнітних частинок і покладання на візуальний шаблон,MFL використовує електронні датчики - зазвичай на ефекті Холла-або датчики-на основі котушки - для безпосереднього виявлення та вимірювання поля витоку, перетворюючи його на електронний сигнал, а не на видимий слід частинки.

Саме цей перехід від ручного візуального зчитування до прямого електронного вимірювання дає практичну перевагу MFL:його застосовний діапазон, чутливість і надійність, як правило, сильніші, ніж магнітно-порошкове тестування.Оскільки поле витоку вимірюється електронним способом, а не перевіряється візуально, MFL можна автоматизувати та працювати на швидкості-виробничої лінії, а його чутливість менше залежить від здатності інспектора правильно інтерпретувати структуру частинок за змінного освітлення чи умов поверхні. Як і тестування магнітних частинок, воно залишається обмеженимферомагнітна трубка- не-немагнітні матеріали неможливо перевірити жодним методом.

Зв'язатися зараз