Пять методов обнаружения поверхностных дефектов квадратных и прямоугольных стальных труб

Полое квадратное сечение (СВС) и прямоугольного полого сечения (правая шкала) проходят формовку, сварку и термообработку, прежде чем они достигнут готовой трубы -, и любой из этих этапов может привести к возникновению дефекта: раскатанного-внахлест, дефекта шва-сварного шва, поверхностной трещины в результате холодной обработки или подповерхностного включения, перенесенного из рулона. Оставаясь незамеченными, эти дефекты могут распространяться под нагрузкой, вызывать преждевременный выход из строя сварного соединения или вызывать браковку во время структурного контроля спустя долгое время после того, как труба была превращена в готовую конструкцию.

Не существует единого метода обнаружения, который одновременно охватывал бы каждый тип дефекта, каждую геометрию трубы и все требования к скорости производства.Выбор правильного метода - или правильной комбинации методов - зависит от того, где вероятнее всего будет дефект, как трубка намагничена (или нет), насколько быстро необходимо проводить проверку и в каком состоянии поверхности находится трубка.В этой статье рассматриваются пять методов обнаружения, наиболее часто используемых для квадратных и прямоугольных стальных труб, а также то, что на самом деле измеряет каждый из них, и как решить, какой из них соответствует вашим требованиям к проверке.

Вихретоковое тестирование (ECT)работает путем пропускания переменного тока через катушку, удерживаемую вблизи поверхности трубки. Эта катушка индуцирует циркулирующие «вихревые» токи внутри металла посредством электромагнитной индукции. Когда индуцированный ток протекает через область,-без дефектов, он образует предсказуемую однородную петлю. Когда он сталкивается с поверхностным или около-поверхностным дефектом - трещиной, перехлестом, утонченной частью стенки -, петля вихревых токов искажается, и это искажение проявляется как измеримое изменение электрического сигнала катушки.

Вихретоковое тестирование — это не какой-то один фиксированный метод -, оно охватывает несколько типов реализации, каждый из которых подходит для различных задач проверки:

• Традиционное (стандартное) вихретоковое испытание- базовый метод с использованием одночастотной-катушки для обнаружения поверхностных и около-поверхностных дефектов.
• Дистанционное вихретоковое тестирование (RFEC)- использует катушку передатчика и приемника, разделенных вдоль трубки, что позволяет обнаруживать как через внутреннюю, так и внешнюю стенку за один проход, что полезно, когда доступ ограничен одной стороной трубки.
• Многочастотные вихретоковые испытания-- работает на нескольких частотах одновременно, позволяя инспектору разделять сигналы от дефектов разной глубины или подавлять помехи от поверхностных условий.
• Импульсные вихретоковые испытания- использует широкополосный импульс, а не непрерывную волну, что позволяет получить больше информации о глубине за одно измерение.
• Преимущества вихретокового контроля делают его распространенным-методом первой линии на производственных линиях:Точность и чувствительность обнаружения высоки, скорость проверки достаточно высока, чтобы ее можно было использовать в процессе-производства труб, и она может выявлять как поверхностные, так и подповерхностные (около-поверхностные) дефекты. Он также достаточно хорошо переносит поверхностное загрязнение -масляная пленка или легкие остатки поверхности на трубке обычно не искажают сигнал, что важно на производстве, где трубы сходят прямо с линии формовки и сварки.

Компромисс-этоспецифика. Вихретоковое испытание чувствительно к любому изменению электромагнитного отклика материала, что означает, что оно может выявить геометрические особенности, незначительную шероховатость поверхности или изменение свойств материала, как если бы они были дефектами. -повышение уровня ложного-обнаруженияпо сравнению с методами, которые дают более прямую физическую индикацию. Он также предлагаетограниченная гибкость в настройке разрешения обнаружения, поэтому установка вихретокового контроля, настроенная для одного размера и диапазона глубины дефекта, может оказаться не оптимальной настройкой для другого профиля дефекта без перенастройки датчика или частоты.

Ультразвуковой контроль (УЗК)использует способ прохождения звуковых волн через твердый металл. Преобразователь посылает высокочастотный ультразвуковой импульс-в стенку трубы. Пока материал непрерывен, волна распространяется предсказуемо; когда она достигает внутреннего дефекта - пустоты, включения, отсутствия--провара в сварном шве - часть этой энергии отражается обратно в сторону датчика. Измеряя временную задержку и амплитуду отраженного сигнала, инспекционное оборудование может рассчитатькак расположение, так и примерный размер дефекта в пределах толщины стенки, а не только его наличие.

Основным преимуществом ультразвукового контроля является точность:Среди пяти методов, представленных здесь, он, как правило, является наиболее точным для точного определения того, где именно внутри стенки трубы находится дефект и примерно его размер. Это делает его стандартным методом проверки целостности сварного-шва как трубных изделий, так и кованых деталей, при этом знание глубины дефекта -, а не только его существования - определяет, является ли деталь приемлемой.

Этот метод действительно имеет реальные практические ограничения для квадратных и прямоугольных труб.Он не очень хорошо подходит для сложной или неправильной геометрии.- Плоские поверхности SHS/RHS работают достаточно хорошо, но углы и переходные зоны могут исказить путь звука и усложнить интерпретацию.Поверхность трубы требует определенного уровня гладкости.для правильной работы муфты, так как ультразвуковой контроль требуетсвязующий агент - обычно представляет собой гелевую или масляную-среду на основе -, наносимую между датчиком и поверхностью трубкиЧтобы устранить воздушный зазор и обеспечить стабильную передачу сигнала. Грубые, окалинные или сильно покрытые поверхности необходимо подготовить, прежде чем ультразвуковой контроль даст надежные показания.

Магнитопорошковые испытания (MPT)применяется в частности к ферромагнитным трубкам, - углеродистая и низколегированная конструкционная сталь соответствует требованиям, а не-немагнитные материалы - нет. Трубка намагничивается с помощью ярма, катушки или постоянного тока, пропускаемого через материал, что создает магнитное поле, проходящее через сталь.Если поверхностный или около-поверхностный дефект прерывает это поле - трещина, шов, несварение -, линии магнитного поля локально искажаются и «вытекают» из поверхности., создавая локализованное поле утечки точно в месте дефекта.

Затем на намагниченную поверхность наносятся мелкие магнитные частицы (сухой порошок или влажная суспензия).Поле утечки притягивает и удерживает частицы в месте дефекта, образуя видимую линию или кластер, повторяющий форму дефекта.- Трещина отображается в виде линии частиц, следующей за траекторией трещины; округлое включение проявляется как скопление частиц.

Привлекательность магнитопорошкового тестирования заключается в его прямоте и стоимости:инвестиции в оборудование сравнительно невелики, физическая индикация очень надежна там, где она применима, а дефект виден непосредственно, а не выводится по электронному сигналу -, инспектор может видеть фактическую форму и размер дефекта. Недостатки в основном касаются труда и точности:применение тока намагничивания, частиц и интерпретация рисунка — это ручной процесс, что увеличивает затраты на рабочую силу по сравнению с автоматическим-поточным методом. Это такженевозможно различить тип дефекта или степень серьезности с той же точностью, что и ультразвуковой или вихретоковый контроль.- он сообщает вам, что дефект существует и примерно указывает его местонахождение, но не обязательно его глубину или точную классификацию -, а общая пропускная способность обычно равнапомедленнеечем автоматизированные альтернативы.

Инфракрасное тестирование поверхностей трубок обычно осуществляется в виде индукционной термографии., и этот принцип отличается от четырех других методов: он обнаруживает дефекты посредством локализованного нагрева, а не магнитного или акустического сигнала. Высокочастотная индукционная катушка- пропускается вблизи поверхности трубки, генерируя индуцированный электрический ток непосредственно в поверхностном слое трубки. Если материал прочный, индуцированный ток течет равномерно и равномерно рассеивается в виде тепла.Там, где существует дефект, местное электрическое сопротивление изменяется, и область дефекта потребляет больше электрической энергии, поскольку по ней протекает индуцированный ток -, создавая заметно более высокую локальную температуру.

Инфракрасная камера или датчик считывает эту температурную картину по поверхности.Поскольку скорость и характер рассеяния тепла зависят от глубины расположения дефекта, полученную тепловую сигнатуру можно использовать для оценки глубины дефекта., а не просто присутствие -, которое не обеспечивает напрямую ни один из чисто поверхностных-методов индикации (например, магнитопорошковое тестирование).

Практическое ограничение носит геометрический характер:этот метод обычно эффективен только на плоских прямых поверхностях., где индукционная катушка может поддерживать постоянное, равномерное расстояние и связь с поверхностью трубки по всему сканированию.Он не очень хорошо подходит для неровных или неровных металлических поверхностей.- Радиус угла, неровный сварной шов или неровный слой окалины нарушают распределение наведенного тока и подрывают надежность измерения температуры. Для квадратных и прямоугольных трубок инфракрасная/индукционная термография обычно ограничивается плоскими поверхностями, а не всей секцией.

Испытание на утечку магнитного потока (MFL) почти полностью разделяет свою основную физику с испытанием магнитными частицами.- оба намагничивают ферромагнитную трубку и полагаются на тот факт, что дефект искажает магнитное поле, создавая локализованное поле утечки в дефекте. Разница заключается в том, как считывается это поле утечки: вместо применения магнитных частиц и использования визуальной картины,MFL использует электронные датчики -, обычно датчики на основе-эффекта Холла или датчики-на основе катушек- для непосредственного обнаружения и измерения поля рассеяния., преобразуя его в электронный сигнал, а не в видимый след частицы.

Переход от ручного визуального считывания к прямому электронному измерению дает MFL практическое преимущество:его применимый диапазон, чувствительность и надежность, как правило, выше, чем у магнитопорошкового тестирования.Поскольку поле утечки измеряется электронным способом, а не визуально, MFL может быть автоматизирован и работать на скорости производственной-линии, а его чувствительность меньше зависит от способности инспектора правильно интерпретировать структуру частиц при переменном освещении или условиях поверхности. Как и испытание магнитными частицами, оно по-прежнему ограничиваетсяферромагнитная трубка- Не-немагнитные материалы нельзя проверить ни одним из методов.

Свяжитесь сейчас