1. Введение

  Дефекты трубопроводов часто являются причиной крупных аварий на промышленных предприятиях, о чем хорошо известно. Сколько инженеров несут ответственность, при завершении ремонта либо строительства особенно в химической, нефтяной и энергетической отраслях промышленности за исправность трубопроводов, трубы должны быть свободны от инородных тел, герметичны. Высокая ответственность ложится на плечи персонала обслуживающего трубопроводы, если имеются, какие либо дефекты. К примеру, ликвидация дефектов труб в котлах современных энергетических станций занимает не менее трех дней в связи с проблемами доступа и температуры, и включает в себя потерю средств, поскольку приводят к потерям производства. Ветошь, сварочные стержни и разбитые лампочки, были найдены в трубах электростанций, несмотря на строгие меры предосторожности, которые принимаются, чтобы избежать этой проблемы. Масштабы этого мусора очень низки, но если не удалять, то почти наверняка впоследствии данный факт вызовет отказ. Мусор в трубах и в других частях этой системы может иметь разрушительный эффект.
 Столкнувшись с этой проблемой, CEGB (Центральная комиссия по производству электроэнергии, Великобритания) внесло важный вклад в область инспекции труб с использованием акустических методов. Настоящий документ подтверждает новое понятие в изучение методов контроля, а именно контроля трубы путем распространения звука в воздухе внутри трубы, а не через трубу, как работают ультразвуковые методы. Таким образом, длинные трубопроводы и отдельно трубы в каких либо теплообменных аппаратах рассматриваются быстро от начала до конца трубы.

2. Постановка задачи

Цель: Контроль внутренних дефектов труб теплообменника газового охлаждения ТГО. Место проведения работ: г. Удомля, ОАО ТАСМО

3. Используемое оборудование

 Acoustic Ranger 5000 (AR 5000), сер. № 01003 фирмы Phoenix ISL Великобритания - являет-ся новым инструментом для диагностики трубопроводов и труб теплообменного оборудования. Действие основано на использовании эхоимпульсного метода с использованием аудио частоты звуковых волн, распространяющихся в воздухе внутри трубы.
  Разработка исследовательского отдела Центрального совета по электроэнергии (Великобритания), нашла широкое применение на электростанциях, в химической и нефтеперерабатывающей отрасли с целью сокращения эксплуатационных расходов. Аппаратура проста в использовании и в равной степени применима к прямым трубам или к трубам со сложной геометрией. В тех случаях, когда трубы имеют открытый доступ, об-следование занимает около 300 труб в час.
 Принцип прибора похож на работу гидролокационной или радиолокационной системы показан на рис. 1 звуковой импульс распространяется через воздух в трубе и возвращается эхом, которое фиксирует микрофон, и отображается на осциллографе. Время прохождения пропорционально пройденному расстоянию, позиция дефекта может быть определена с дисплея. Любые изменения в акустическом импедансе трубки будет производить эхо.
  При низких частотах мощность эхо-сигнала, зависит от изменений, влияющих на скорость распространения волны под воздействием какого либо дефекта. Поэтому любые изменения в сечении трубы будут производить эхо. Резкое расширение, такие, как большой коррозионный износ, можно обнаружить также легко, как и любое уменьшение сечения из-за отложений либо инородных тел, связанного с изменением поперечного сечения.

Рис. 1 - Принцип AR 5000

  Эхоимпульс не может быть достаточным для оценки, как сигнал от конца трубы. Изменение акустического импеданса при переходе от трубы, где звук был ограничен в открытое пространство, в основном связано с быстрым ростом амплитуды волны. Это создает равный по мощности эхоимпульс, который распространяется обратно вниз по трубе, как и в органе, где резонанс создается путем отражения звука от открытого участка трубы, причем рассеивается лишь небольшая часть энергии, излучаемой для нашего слуха.
  В качестве примера чувствительности инструмента, уменьшение площади поперечного сечения на 5 процентов и более могут быть обнаружены на расстоянии 20 метров при 40 мм, диаметре трубы. А увеличение площади в глубину на 1 мм будет обнаружены как был бы обнаружен шарик от подшипника диаметром 10 мм. Минимальный размер объектов, которые могут быть обнаружены, зависит от фоновых шумов, диаметра трубы и свойства датчика. А общее руководство для стандартного датчика 90 мм определяется номограммой на рисунке 2.
  В случае с отверстиями (свищами) или утечками, отверстие диаметром 0,5 мм может быть обнаружено на расстоянии до 45 метров в трубе диаметром 25 мм. Для толстостенных труб минимальные дефекты также пропорциональны диаметру трубы.

Рис. 2 - Номограмма минимального размера дефекта

4. Краткая характеристика объекта контроля и окружающей среды

Труба теплообменная: 20х2
Температура воздуха во время контроля: 21 оС
Количество труб для контроля - 1138 шт.
Длина трубы - 4 метра
Время контроля одной трубы - до 15 секунд
Чувствительность при контроле отложений - 0,1 мм на сторону

5. Схема контроля

  Принятая схема обозначения приведена на рис. 3, номера рядов обозначены слева, а но-мера труб считаются слева направо по возрастанию.

Рис. 3

6. Анализ данных.

  Всего принято для контроля 1138 труб из них:
- 383 трубы, имеют сквозные дефекты различной величины и на различной длине.
- 3 трубы заглушены.
- 1 труба вынута
- 751 имеют внутренний эрозионный износ до 80% от толщины стенки

6.1. Трубы, не имеющие сквозных дефектов

  Картограмма кривых для труб, не имеющих сквозных дефектов представлена на рис.4, где отмечены сигналы от начала трубы и от ее конца, который является калибровочным для проведения измерений величины дефекта. Данная картограмма получена при измерении третьей трубы во втором ряду верхней половины. Данные трубы имеют множественные сигналы от эрозионного износа. Желтая линия курсора произвольно стоит в точке 3,83 метра от начала трубы.

Рис. 4

6.2. Трубы имеющие сквозные дефекты различной величины.

  На рисунке 5 представлена картограмма полученная при контроле второй трубы в первом ряду верхней половины. Желтая линия курсора расположена на начале сквозного дефекта в точ-ке 3,67 м от начала трубы, диаметр сквозного дефекта 0,4 мм.
  Для труб со сквозными дефектами величина эрозионного износа в местах дефектов значительно превосходит величину сквозного отверстия, т.е. дефект имеет вид воронки, где только конусная часть лежит на наружной поверхности трубы. Общий эрозионный износ трубы в данном месте составляет 0,63 мм на сторону.

Рис.5

  Данные для труб с дефектами приведены в приложении, в таблице 1, для каждой трубы имеется величина сквозного отверстия в миллиметрах и расстояние в метрах до дефекта от начала трубы.
  Буква "р" обозначает, что величина сквозного дефекта и эрозионного износа соизмерима с площадью внутреннего сечения исправной трубы.
  При наличии в трубе нескольких сквозных дефектов данные предоставлены по наибольшему значению.
  Перечень труб теплообменника газового охлаждения поз. ТГО Курская АЭС, имеющих сквозные дефекты при контроле для скачивание полной версии отчета перейдите по ссылки