黄建明实战案例专栏 | 【案例90】巧用你的涡流技术之五:什么是“端头效应”?

文章来源:微信公众号:航空无损检测
90 什么是“端头效应”?

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我想出一个好办法,用一个内孔径卡尺插入管内140mm深,在没有腐蚀减薄的位置调零,然后利用它有弹性自动伸出的探头,沿圆周分段向外一次次拉出,如有减薄马上从仪表上看出,超出标准要求就判废进行堵管或更换新管。




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实战案例专栏案例90

2012年12月我们为香港一家煤气公司的火炉管做远场涡流检测后不久,客户打电话给我并向我投诉说:“你们刚刚做完涡流检测,说有缺陷的管子我们更换了,为什么我们在做水压试验时,您们说没有缺陷的管子,却发现有两条管子穿漏?请你解释下是什么原因?”


通常收到投诉时,我的心情自然会紧张起来,生怕我们做得不对,可是又不能逃避啊!我就问他:“你能看到在管子的什么地方穿漏吗?”


他说:“在管口约2英吋至4英吋的位置。”


一听说是管端口,心里就踏实些了,我就对他说:“可能是涡流检测的‘端头效应’吧?这是涡流检测的盲区,是无法检测的位置……”


“我不理你什么‘端头效应’什么‘盲区’……”没等我说完,他就打断我的话说。


我说:“我们不会推卸责任,我们立即派人再帮您们做一次,您可不可以把这两条已穿漏的管子拔出来之后给我们试下,我们也想找出什么原因。”


他说:“可以!”


二天,我们的同事前去再做一次远场涡流检测,眼见已穿漏的管子无论怎么做涡流检测就是无法在仪器上看到任何缺陷信号,特别是在管子的“端头”。


什么是“端头效应”?


我们做涡流检测的都知道,在检测管类工件时,当探头靠近管口端头,“管的两端头一样”时涡流磁场受到形状变化的影响而失去平衡,无法有效进行检测。


这在非磁性材料用普通的 涡流探头检测时其端头效应是很小的,只有几个毫米或者不超出10mm,在端口的缺陷用肉眼完全可以目视检测。


可是在铁磁性材料用远场涡流探头检测时,由于探头本身的结构,激励线圈和接受线圈相距较大(50-100mm),所以靠近管端头时感应磁场严重变形,造成有50-100mm长的盲区,也无法用肉眼目视。


来,他们把更换下来管子送到我们公司,当我看到时管子已经全部解剖开了,详细一看果然是在端口 2-4”(50-100mm)的位置出现明显的腐蚀加减薄(见图1)。


(图 1 解剖后的管端头可见管内壁有明显的腐蚀)


们取几段同样材质、同样尺寸的管子,做了几个模拟试管,在离端头2英寸和3英寸的位置钻上直径3mm和5mm的通孔,用远场涡流探头从管中拉出到管端头时,一靠近管端头4”(100mm)开始,涡流信号就漂移无法稳定了,对直径3mm和5mm的穿孔完全没有反应。


后来我与厦门爱德森的戴永红经理探讨有什么方法可以解决端头效应,他提议用同一规格、同一尺寸短管贴紧在管端口,然后重新扫查端头一段,这样就有可能把端头效应“引出来”到外接的短管上。


我把这想法与汪冬兵涡流检测专家商讨,他也同意,但也告知一定要紧贴原管的端口以防“漏气”。


我们马上进行试验。


我们用机加工方法将管口加工得光滑平整,然后紧紧贴上被检模拟 管的端头,在实验室条件良好的情况下,无论我们怎样贴紧管头,只要探头一到达端头100mm时涡流信号就开始严重漂移了,磁场就“漏气”似的完全无法分辨直径3mm和5mm的穿孔。


查找腐蚀穿漏的原因:


火炉管直径是1英寸,壁厚是1/8英吋(25.4×3.25mm),长度约12英尺的低碳钢材料,两端有插入式套管和耐火泥封口。


每次涡流检测时都需要拆除这些套管和防火泥。


这种设计我估计是防止火焰直接烧到炉管吧?


应该是一种过渡式传热方法(我是猜测的,我是不懂锅炉设计的,如果读者知道可以指教)。


穿漏的位置正是这套管插入的深度,套管与炉管内壁接触的位置有间隙,容易藏污纳垢引起腐蚀,每次清洗时都会有水渍留在这位置无法干燥,而且夏季停炉期间遇到下雨也会有水渍,长期的水渍肯定会引起生锈腐蚀。


与客户探讨什么原因造成腐蚀时,他们也知道这个位置常出现腐蚀穿漏,可就是没有办法解决。


我只好建议他们找原锅炉设计和生产的厂家想办法了。


我们的问题是怎样有效地找出炉管腐蚀减薄的位置。钢管在涡流检测方法来说因为是导磁性材料,以目前的检测技术只能是用远场涡流检测了,而远场涡流的端头效应远远大于其它非导磁性材料,众所周知,这是远场涡流无法解决的盲区,完全不是我们的技术问题。可是客户却不这样认为,总之不能有效检测出腐蚀减薄和穿漏就是您们的不对。


既然缺陷就在端头50-130mm位置,那就好办了


想出一个好办法,用一个内孔径卡尺插入管内140mm深,在没有腐蚀减薄的位置调零,然后利用它有弹性自动伸出的探头,沿圆周分段向外一次次拉出,如有减薄马上从仪表上看出,超出标准要求就判废进行堵管或更换新管


这方法很简单,一位稍有机械维修的工人就能操作,而且很便宜(见图 2、3、4)。


(图 2 用内孔径卡尺先插入没有腐蚀的位置)


(图 3 再向外拉出内孔径卡尺时测量壁厚)


(图 4 市面上很容易买到内孔径卡尺)


把方案做成PPT文档电邮给他们看,告诉他们可以采用这种方法去补救我们远场涡流检测的不足。


客户看后再听我电话解释很满意。


我说:“我现在这个方法,您可以叫我们去做,也可以您们自己做,只是我们去做要另收费的!”


他马上说:“不用了!我们的工人比你们做得更好。”


当然啦!机械维修师傅每天都在操作这样的量度工具,肯定比我们的伙计熟练。


关于作者



黄建明长期从事在役无损检测技术工作近40年。任职于香港安捷材料试验有限公司,北京理工大学珠海学院“应用物理(无损检测方向)”本科专业兼职教授。美国焊接学会会员,美国无损检测学会会员,中国机械工程学会会员暨无损检测分会理事。英国焊接和无损检测人员考试发证章程(CSWIP)焊接检验督察,英国无损检测人员考试发证章程(PCN)II级焊缝射线照相评片员,美国焊接学会(AWS)高级焊接检验督察,AWS焊接导师,美国无损检测学会(ASNT)NDT检验师-UT、RT、MT、ET III级(高级)技术资格,中国机械工程学会无损检测分会RT、UT 3级(高级)技术资格。


联系方式:

邮箱:kmwong@aes.hk

公司:香港安捷材料试验有限公司 


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