В условиях рыночного давления, вынуждающего производителей труб искать способы повышения производительности при соблюдении строгих стандартов качества, выбор оптимального метода контроля и системы поддержки становится важнее, чем когда-либо. Хотя многие производители труб полагаются на окончательный контроль, во многих случаях они используют тестирование на более ранних этапах производственного процесса для выявления дефектных материалов или процессов. Это не только снижает количество брака, но и уменьшает затраты, связанные с обработкой дефектных материалов. Такой подход в конечном итоге приводит к повышению прибыльности. По этим причинам внедрение системы неразрушающего контроля (НК) на заводе имеет смысл с экономической точки зрения.
Наилучший метод контроля определяется множеством факторов: типом материала, диаметром, толщиной стенки, скоростью процесса и способом сварки или формовки трубы. Эти факторы также влияют на выбор характеристик используемого метода контроля.
Вихретоковый контроль (ВТ) используется во многих областях применения труб. Это относительно недорогой метод контроля, который может применяться в тонкостенных трубах, обычно с толщиной стенки до 0,250 дюйма. Он подходит для магнитных и немагнитных материалов.
Датчики или тестовые катушки делятся на две основные категории: обхватывающие и тангенциальные. Обхватывающие катушки проверяют все поперечное сечение трубки, тогда как тангенциальные катушки проверяют только зону сварки.
Обмоточные катушки позволяют обнаруживать дефекты по всей поступающей полосе, а не только в зоне сварки, и, как правило, более эффективны при проверке размеров менее 2 дюймов в диаметре. Они также устойчивы к смещению контактной площадки. Основным недостатком является то, что прохождение поступающей полосы через прокатный стан требует дополнительных шагов и особой осторожности при прохождении через испытательную катушку. Кроме того, если испытательная катушка плотно прилегает к диаметру, некачественный сварной шов может привести к разрыву трубки и повреждению испытательной катушки.
Тангенциальные катушки проверяют небольшой участок окружности трубы. В случае труб большого диаметра использование тангенциальных катушек вместо обмоточных обычно обеспечивает лучшее соотношение сигнал/шум (показатель силы тестового сигнала относительно статического сигнала на фоне). Тангенциальные катушки также не требуют резьбы и проще калибруются вне прокатного стана. Недостатком является то, что они проверяют только зону сварки. Они подходят для труб большого диаметра и могут использоваться для труб малых размеров, если положение сварного шва хорошо контролируется.
Оба типа катушек позволяют проводить проверку на наличие прерывистых дефектов. Контроль дефектов, также известный как контроль пустот или несоответствий, непрерывно сравнивает сварной шов с соседним участком основного металла и чувствителен к небольшим изменениям, вызванным дефектами. Идеально подходит для обнаружения коротких дефектов, таких как точечные отверстия или скачкообразные сварные швы, — основной метод, используемый в большинстве прокатных станов.
Второй метод проверки, абсолютный, выявил многочисленные дефекты. Эта простейшая форма ЭТ требует от оператора электронной балансировки системы на качественных материалах. Помимо обнаружения общих, непрерывных изменений, он также выявляет изменения толщины стенки.
Использование этих двух методов ЭТ не должно представлять особых трудностей. Если прибор это позволяет, их можно использовать одновременно с одной тестовой катушкой.
Наконец, физическое расположение тестера имеет решающее значение. Такие характеристики, как температура окружающей среды и вибрация станка (передаваемая на трубу), могут влиять на его размещение. Размещение тестовой катушки близко к паяльной камере дает оператору немедленную информацию о процессе пайки. Однако могут потребоваться термостойкие датчики или дополнительное охлаждение. Размещение тестовой катушки близко к концу станка может обнаруживать дефекты, возникающие в процессе калибровки или формовки; однако существует большая вероятность ложных срабатываний, поскольку это 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 на исследуемый материал через такие среды, как вода или охлаждающая жидкость. Звук является направленным; ориентация датчика определяет, ищет ли система дефекты или измеряет толщину стенки. Набор преобразователей может создавать контур зоны сварки. Метод УЗК не ограничен толщиной стенки трубы.
Для использования ультразвукового контроля в качестве измерительного инструмента оператору необходимо сориентировать преобразователь так, чтобы он был перпендикулярен трубе. Звуковые волны входят во внешний диаметр трубы, отражаются от внутреннего диаметра и возвращаются к преобразователю. Система измеряет время прохождения — время, необходимое звуковой волне для распространения от внешнего диаметра к внутреннему — и преобразует это время в измерение толщины. В зависимости от условий прокатки, эта установка может измерять толщину стенки с точностью ± 0,001 дюйма.
Для обнаружения дефектов материала оператор располагает преобразователь под косым углом. Звуковые волны входят с внешней стороны, проходят к внутренней стороне, отражаются обратно к внешней стороне и распространяются вдоль стенки. Разрыв сварного шва вызывает отражение звуковой волны; она проходит тот же путь обратно к датчику, который преобразует ее обратно в электрическую энергию и создает визуальное отображение, указывающее местоположение дефекта. Сигнал также проходит через дефектоскоп, который либо включает сигнализацию для оповещения оператора, либо запускает систему окраски, которая отмечает местоположение дефекта.
В ультразвуковых системах может использоваться один преобразователь (или несколько монокристаллических преобразователей) или фазированные антенные решетки.
В традиционных ультразвуковых дефектоскопах используется один или несколько монокристаллических преобразователей. Количество датчиков зависит от ожидаемой длины дефекта, скорости линии и других требований к контролю.
Фазированные ультразвуковые датчики используют несколько преобразовательных элементов в одном корпусе. Система управления электронным способом контролирует звуковые волны без перемещения 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 контроля и измерения могут выполняться практически одновременно. Важно отметить, что фазированный подход допускает некоторое смещение сварного шва, поскольку массив может охватывать большую площадь, чем традиционные датчики с фиксированным положением.
Третий метод неразрушающего контроля, магнитоэкстракция (МЭЭ), используется для проверки труб большого диаметра с толстыми стенками, имеющих магнитные свойства. Он идеально подходит для применения в нефтегазовой отрасли.
В магнитофлюоресцентных лампах используется сильное постоянное магнитное поле, проходящее через трубу или стенку трубы. Напряженность магнитного поля приближается к полному насыщению, или к точке, в 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 распространению или образованию пузырьков на поверхности.
Простой проволочный зонд, пропущенный через магнитное поле, может обнаруживать такие пузырьки. Как и в других приложениях магнитной индукции, система требует относительного движения между исследуемым материалом и зондом. Это движение достигается вращением магнита и зонда вокруг окружности трубки или трубы. Для увеличения скорости обработки в этой установке используются дополнительные зонды (опять же, один массив) или несколько массивов.
Вращающийся магнитофлюоресцентный детектор может обнаруживать продольные или поперечные дефекты. Различия заключаются в ориентации намагничивающих структур и конструкции зонда. В обоих случаях фильтр сигнала обрабатывает процесс обнаружения дефектов и различения внутренних и внешних поверхностей.
MFL похож на ET, и эти два материала дополняют друг друга. ET подходит для изделий с толщиной стенок менее 0,250 дюйма, а MFL используется для изделий с толщиной стенок больше этого значения.
Одним из преимуществ магнитофлюоресцентного анализа (МФЛ) перед ультразвуковым контролем (УЗК) является его способность обнаруживать дефекты, не являющиеся идеальными. Например, МФЛ легко обнаруживает спиральные дефекты. Дефекты, расположенные под углом, могут быть обнаружены с помощью УЗК, но требуют специальных настроек для ожидаемого угла.
Интересуетесь дополнительной информацией по этой теме? Ассоциация производителей и производителей (FMA) предоставит вам больше информации. Авторы Фил Майнцингер и Уильям Хоффманн проведут целый день, рассказывая о принципах, вариантах оборудования, настройке и использовании этих процессов. Встреча состоялась 10 ноября в штаб-квартире FMA в Элгине, штат Иллинойс (недалеко от Чикаго). Регистрация открыта как для виртуального, так и для очного участия. Узнайте больше.
Журнал Tube & Pipe Journal стал первым изданием, посвященным индустрии металлических труб, в 1990 году. Сегодня он остается единственным изданием в Северной Америке, посвященным этой отрасли, и стал самым надежным источником информации для специалистов в области трубопроводов.
Теперь, благодаря полному доступу к цифровой версии журнала The FABRICATOR, вы получаете легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Цифровая версия журнала The Tube & Pipe Journal теперь полностью доступна, обеспечивая легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Получите полный доступ к цифровой версии журнала STAMPING Journal, в котором представлены последние технологические достижения, лучшие практики и новости отрасли для рынка штамповки металла.
Теперь, благодаря полному доступу к цифровой версии журнала The Fabricator en Español, вы получаете легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.