換熱器管無損檢測處理

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換熱器是用于熱量交換的壓力容器之一，在石油化工、化學工業(yè)、能源工業(yè)及其它許多工業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛。本文綜述了管殼式換熱器管的幾種無損檢測技術，包括渦流檢測技術、內(nèi)旋轉超聲檢測技術、聲脈沖反射技術，分別介紹了這些無損檢測方法的原理和優(yōu)缺點。

換熱器，是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，又稱熱交換器。換熱器在石油化工、化學工業(yè)、能源工業(yè)及其它許多工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。在化工生產(chǎn)中換熱器可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等，應用非常廣泛。據(jù)統(tǒng)計，在煉油、化工裝置中換熱器占總設備數(shù)量的40%左右，占總投資的30%-45%。

目前，在換熱器設備中，使用量的是管殼式換熱器，約占換熱器設備量的70%[2]，由于換熱器設備工作環(huán)境復雜，腐蝕介質(zhì)種類不斷增加，致使換熱器設備壽命往往只有幾個月或一兩年，造成了設備的破壞事故。同時，導致?lián)Q熱器失效的原因又是多樣復雜的。據(jù)國內(nèi)外化工設備損壞情況介紹，換熱器管束失效主要表現(xiàn)在縫隙腐蝕、沖蝕、垢下腐蝕等

管殼式換熱器是一種結構特殊的壓力容器，為保證其在使用過程中的安全性和可靠性，對其進行定期檢驗。以下綜述幾種常用換熱器管無損檢測（NDT）技術。

一、渦流檢測技術（ET）

渦流檢測的基本原理為：當載有交變電流的檢測線圈靠近導電試件（相當于次級線圈）時，由于線圈磁場的作用，試件中將會感生出渦流，與渦流伴生的感應磁場與原磁場疊加，使得檢測線圈的阻抗發(fā)生變化。導電體內(nèi)感生渦流的幅值大小、相位、流動形式及伴生磁場受到導電體的物理及制造工藝性能的影響。因此，通過測定檢測線圈阻抗的變化，就可以非破壞性地判斷出被測試件的物理或工藝性能及有無缺陷等，此即為渦流檢測的基本原理。渦流檢測主要是檢查管壁內(nèi)外表面的蝕坑、裂紋及冶金缺陷等[7]。

渦流檢測適用于各種導電材料制成的管件的表面檢測，不論管件是鐵磁性的，還是非鐵磁性的，也不論是金屬或者是非金屬，只要材料是導電的，且外徑和壁厚滿足條件均可用渦流法檢測。渦流檢測時，線圈不需要接觸工件，也無需耦合介質(zhì)，所以檢測速度快；對工件表面或近表面的缺陷，有很高的檢出靈敏度，且在的范圍內(nèi)具有良好的線性指示；可用在高溫狀態(tài)、工件的狹窄區(qū)域、深孔壁（包括管壁）進行檢測；能測量金屬覆蓋層或非金屬涂層的厚度。

換熱器管束主要為具有鐵磁性的鋼管和不具有鐵磁性的不銹鋼管、銅及銅合金管、鈦及鈦合金管、鋁及鋁合金管等。正式檢測前利用標準樣管對儀器進行參數(shù)選擇和設定，可根據(jù)渦流滲透深度公式進行檢測頻率預選，再對標樣管進行測試，進一步修正參數(shù)，后找出頻率、相位及增益等參數(shù)的值。對檢測發(fā)現(xiàn)的缺陷信號進行評定是檢測中關鍵的技術，由于現(xiàn)場的情況十分復雜，檢測信號受管子材質(zhì)差異、缺陷形狀、尺寸和位置等因素影響較大，尤其對多信號疊加形成的復合信號更加難于分辨，因此，渦流檢測技術較依賴于檢測人員，由于檢測人員的素質(zhì)和經(jīng)驗不同，缺陷識別率也不相同。

二、內(nèi)旋轉超聲檢測系統(tǒng)（IRIS）

內(nèi)旋轉超聲檢測系統(tǒng)（IRIS）是一種以超聲測厚技術為基礎從管子內(nèi)部進行脈沖回波式超聲水浸檢測的技術。其主要用途是對在役的換熱器管束進行壁厚測量，超聲波探頭通過對中裝置在充滿水的管子內(nèi)部以螺旋的方式檢測，通過計算機軟件的相關處理，能實時顯示管子管壁的橫截面圖（B掃描）、管壁展開圖（C掃描），以及管子縱向截面圖（D掃描），通過分析便可以檢測到一些壁厚減薄類的缺陷，包括表面的腐蝕、介質(zhì)沖刷造成的沖蝕、管子振動造成的表面損傷等。

IRIS用于換熱器管子的檢測時，可以檢測鐵磁性、非鐵磁性、非金屬材料制成的管件，不受材料電導率或磁導率的影響，能測量管子的內(nèi)徑及壁厚，能提供管子腐蝕和裂紋的準確位置。在IRIS檢測前，需要采用相同規(guī)格和材質(zhì)的樣管來加工一些人工缺陷，通過軟件的調(diào)節(jié)和校準，以滿足對檢測靈敏度的要求。

IRIS檢測精度高，但對管道清潔度要求也高，要求管束內(nèi)表面干凈幾乎是裸露金屬，而且需要對管子充滿水進行耦合，檢測速度比較慢，操作相對復雜。受內(nèi)表面清潔度影響，檢測數(shù)據(jù)會有丟失現(xiàn)象，一般對外壁腐蝕檢測效果好于內(nèi)壁腐蝕，此檢測方法存在的盲區(qū)。另外，在一些特殊形狀的管子檢測方面，如彎曲、螺旋或翅片狀，此方法適用性也很低[8]。

三、聲脈沖反射技術（APR）

聲脈沖反射技術（APR）基本原理：當聲脈沖射入管內(nèi)的空氣中，會沿管內(nèi)部傳播，一旦遇到橫截面變化，脈沖將會分為兩束，一束回波，沿管道返回，一束繼續(xù)沿管傳播，反射回波可以被接收器接收并進行測量。反射波的振幅與類型由反射處的特性決定：橫截面收縮產(chǎn)生正弦反射，橫截面擴展產(chǎn)生負弦反射。不同缺陷產(chǎn)生不同特征的信號，通過對信號進行分析可以判斷缺陷的類型。

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