Поскольку давление рынка заставляет производителей труб искать способы повышения производительности, соблюдая при этом строгие стандарты качества, выбор лучшего метода контроля и системы поддержки становится важнее, чем когда-либо. В то время как многие производители труб полагаются на окончательный контроль, во многих случаях производители используют тестирование на более ранних этапах производственного процесса, чтобы обнаружить дефектные материалы или процессы на ранней стадии. Это не только сокращает количество брака, но и снижает затраты, связанные с обработкой дефектных материалов. Такой подход в конечном итоге приводит к повышению рентабельности. По этим причинам добавление системы неразрушающего контроля (НК) на завод имеет хороший экономический смысл.
Наилучший результат испытания определяется многими факторами: типом материала, диаметром, толщиной стенки, скоростью процесса и методом сварки или формовки трубы. Эти факторы также влияют на выбор характеристик используемого метода контроля.
Вихретоковый контроль (ВТ) используется во многих трубных приложениях. Это относительно недорогой тест, который может использоваться в тонкостенных трубах, как правило, с толщиной стенки до 0,250 дюйма. Он подходит для магнитных и немагнитных материалов.
Датчики или испытательные катушки делятся на две основные категории: охватывающие и тангенциальные. Охватывающие катушки проверяют все поперечное сечение трубы, тогда как тангенциальные катушки проверяют только сварную зону.
Оберточные катушки обнаруживают дефекты во всей входящей полосе, а не только в зоне сварки, и они, как правило, более эффективны при испытании размеров менее 2 дюймов в диаметре. Они также устойчивы к дрейфу накладки. Основным недостатком является то, что прохождение входящей полосы через стан требует дополнительных этапов и особой осторожности при прохождении ее через испытательную катушку. Кроме того, если испытательная катушка плотно прилегает к диаметру, неудачная сварка может привести к разрыву трубы, что повредит испытательную катушку.
Тангенциальные катушки проверяют небольшую часть окружности трубы. В приложениях с большим диаметром использование тангенциальных катушек вместо охватывающих катушек обычно дает лучшее отношение сигнал/шум (мера силы тестового сигнала относительно статического сигнала на заднем плане). Тангенциальные катушки также не требуют нитей и их легче калибровать вне завода. Недостатком является то, что они проверяют только зону сварки. Они подходят для труб большого диаметра и могут использоваться для труб небольшого размера, если положение сварки хорошо контролируется.
Оба типа катушек могут проверять наличие прерывистых разрывов. Испытание на наличие дефектов, также известное как испытание на наличие пустот или несоответствий, непрерывно сравнивает сварной шов с прилегающей частью основного металла и чувствительно к небольшим изменениям, вызванным разрывами. Идеально подходит для обнаружения коротких дефектов, таких как точечные отверстия или сварные швы с зазорами, что является основным методом, используемым в большинстве прокатных станов.
Второй тест, абсолютный метод, выявил многочисленные дефекты. Эта простейшая форма ET требует от оператора электронной балансировки системы на хороших материалах. Помимо обнаружения общих, непрерывных изменений, он также обнаруживает изменения толщины стенки.
Использование этих двух методов ЭТ не должно вызывать особых затруднений. Если прибор оснащен соответствующим оборудованием, их можно использовать одновременно с одной тестовой катушкой.
Наконец, решающее значение имеет физическое расположение тестера. На размещение могут влиять такие характеристики, как температура окружающей среды и вибрация мельницы (передаваемая трубке). Размещение испытательной катушки близко к паяльной коробке дает оператору немедленную информацию о процессе пайки. Однако могут потребоваться термостойкие датчики или дополнительное охлаждение. Размещение испытательной катушки близко к концу мельницы позволяет обнаружить дефекты, возникшие в процессе калибровки или формовки; однако при этом повышается вероятность ложных срабатываний, поскольку такое расположение приближает датчик к системе отрезки, где он с большей вероятностью обнаружит вибрацию во время распиловки или резки.
Ультразвуковой контроль (УЗК) использует импульсы электрической энергии и преобразует их в высокочастотную звуковую энергию. Эти звуковые волны передаются в испытываемый материал через такие среды, как вода или охлаждающая жидкость для прокатного стана. Звук является направленным; ориентация датчика определяет, ищет ли система дефекты или измеряет толщину стенки. Набор преобразователей может создать контур зоны сварки. Метод УЗК не ограничивается толщиной стенки трубы.
Чтобы использовать процесс UT в качестве измерительного инструмента, оператору необходимо сориентировать преобразователь таким образом, чтобы он был перпендикулярен трубе. Звуковые волны проникают по наружному диаметру в трубу, отражаются от внутреннего диаметра и возвращаются в преобразователь. Система измеряет время пролета — время, необходимое звуковой волне для прохождения от наружного диаметра до внутреннего диаметра, — и преобразует это время в измерение толщины. В зависимости от условий на заводе эта установка может измерять толщину стенки с точностью ± 0,001 дюйма.
Для обнаружения дефектов материала оператор располагает преобразователь под косым углом. Звуковые волны входят из наружного диаметра, движутся к внутреннему диаметру, отражаются обратно к наружному диаметру и движутся вдоль стенки таким образом. Дефект сварки заставляет звуковую волну отражаться; она проходит тот же путь обратно к датчику, который преобразует ее обратно в электрическую энергию и создает визуальное отображение, указывающее местонахождение дефекта. Сигнал также проходит через ворота дефекта, которые либо активируют сигнализацию для уведомления оператора, либо активируют систему окраски, которая отмечает местонахождение дефекта.
Системы ультразвукового контроля могут использовать один преобразователь (или несколько монокристаллических преобразователей) или преобразователи с фазированной решеткой.
Традиционные ультразвуковые приборы используют один или несколько монокристаллических преобразователей. Количество датчиков зависит от ожидаемой длины дефекта, скорости линии и других требований к испытаниям.
Фазированные решетчатые ультразвуковые дефектоскопы используют несколько преобразовательных элементов в корпусе. Система управления электронным способом управляет звуковыми волнами без изменения положения преобразовательных элементов для сканирования зоны сварки. Система может выполнять различные действия, такие как обнаружение дефектов, измерение толщины стенки и мониторинг изменений в очистке зоны сварки. Эти режимы проверки и измерения могут выполняться практически одновременно. Важно отметить, что подход с фазированной решеткой допускает некоторое смещение сварки, поскольку решетка может охватывать большую площадь, чем традиционные датчики с фиксированным положением.
Третий метод неразрушающего контроля, магнитная утечка (MFL), используется для проверки труб большого диаметра с толстыми стенками и магнитными свойствами. Он идеально подходит для применения в нефтегазовой отрасли.
В магнитоэлектрических люминесцентных лампах используется сильное постоянное магнитное поле, проходящее через трубку или стенку трубки. Напряженность магнитного поля приближается к полному насыщению или точке, при которой любое увеличение намагничивающей силы не приводит к значительному увеличению плотности магнитного потока. Когда линии магнитного поля сталкиваются с дефектом в материале, возникающее искажение магнитного потока может привести к его испусканию или пузырению с поверхности.
Простой проволочный зонд, пропущенный через магнитное поле, может обнаружить такие пузырьки. Как и в случае с другими приложениями магнитной индукции, система требует относительного движения между исследуемым материалом и зондом. Это движение достигается путем вращения узла магнита и зонда по окружности трубы или трубопровода. Для увеличения скорости обработки эта установка использует дополнительные зонды (опять же один массив) или несколько массивов.
Вращающийся блок MFL может обнаруживать продольные и поперечные дефекты. Различия заключаются в ориентации намагничивающих структур и конструкции зонда. В обоих случаях фильтр сигнала управляет процессом обнаружения дефектов и различением местоположений внутреннего и внешнего диаметров.
MFL похож на ET, и эти два метода дополняют друг друга. ET подходит для изделий с толщиной стенок менее 0,250 дюйма, тогда как MFL используется для изделий с толщиной стенок больше.
Одним из преимуществ MFL перед UT является его способность обнаруживать дефекты, далекие от идеальных. Например, MFL может легко обнаруживать спиральные дефекты. Дефекты в таких наклонных направлениях могут быть обнаружены UT, но требуют определенных настроек для ожидаемого угла.
Хотите получить больше информации по этой теме? Ассоциация производителей и производителей (FMA) располагает более подробной информацией. Авторы Фил Майнцингер и Уильям Хоффманн в течение дня предоставят информацию и рекомендации по принципам, вариантам оборудования, настройке и использованию этих процессов. Встреча состоялась 10 ноября в штаб-квартире FMA в Элджине, штат Иллинойс (недалеко от Чикаго). Регистрация открыта для виртуального и личного участия.Узнать больше.
Tube & Pipe Journal стал первым журналом, посвященным отрасли металлических труб, в 1990 году. Сегодня он остается единственным изданием в Северной Америке, посвященным этой отрасли, и стал самым надежным источником информации для профессионалов в области труб.
Теперь с полным доступом к цифровой версии The FABRICATOR вы можете легко получить доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Электронная версия журнала The Tube & Pipe Journal теперь полностью доступна, обеспечивая легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Воспользуйтесь полным доступом к цифровому изданию журнала STAMPING, в котором представлены новейшие технологические достижения, передовой опыт и отраслевые новости для рынка штамповки металлов.
Теперь с полным доступом к цифровой версии The Fabricator на испанском языке вы получите легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.