肖 陽,胡 洋,田 盈
(北京安泰信科技有限公司,北京 100085)
在石油化工裝置中,很多設(shè)備管道都有保溫層,其中一部分在高溫(或超高溫)下運(yùn)行,這些設(shè)備管道的腐蝕檢測一直是現(xiàn)場腐蝕檢測的難題[1]。常用的設(shè)備管道檢測方法包括超聲、磁粉、渦流及目視檢查等,實(shí)施檢測需要拆除其外部保溫層或保護(hù)層,而在拆裝保溫層過程中還會破壞保溫層的完整性,增加保溫層下的腐蝕風(fēng)險[2]。脈沖渦流掃查技術(shù)(pulsed eddy current,PEC)可以在不進(jìn)行表面處理或不拆除保溫層的情況下,對具有外覆蓋層的管線進(jìn)行腐蝕檢測,可在500 ℃的管線設(shè)備上使用,為查找設(shè)備管道的缺陷和安全隱患提供了可靠的支持。
PEC掃查技術(shù)是一種由常規(guī)渦流檢測演化而來的新型電磁檢測技術(shù),也被稱為瞬態(tài)渦流檢測技術(shù)。其基本原理是在檢測線圈中通入恒定電流或電壓,在一定時間內(nèi),被測構(gòu)件會產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場,當(dāng)斷開電流或電壓輸入時,檢測線圈周圍會產(chǎn)生電磁場,該電磁場由直接從線圈中耦合出的一次電磁場和構(gòu)件中感應(yīng)出的渦流場產(chǎn)生的二次電磁場兩部分疊加而成,且后者中包含了構(gòu)件本身的厚度或缺陷等信息,采取合適的方法和檢測元件對二次電磁場進(jìn)行測量,分析測量信號,可得到被測構(gòu)件有關(guān)信息[3-4]。PEC掃查技術(shù)原理見圖1。
與傳統(tǒng)渦流檢測不同,PEC檢測采用方波或階躍,而不是正弦波激勵,接收元件拾取的電磁信號,通常稱之為PEC信號,是以構(gòu)件為中心的系統(tǒng)脈沖或者階躍響應(yīng)。
圖1 PEC原理示意
減三線及減二中泵出口線材質(zhì)為Cr5Mo,介質(zhì)為減三線及減二中油,操作溫度為324 ℃,操作壓力為1.1 MPa,管徑為DN300,原始公稱壁厚14 mm。采用PEC技術(shù)對泵出口彎頭(見圖2)進(jìn)行環(huán)向掃查,分析圖像見圖3。通過檢測發(fā)現(xiàn),被測彎頭外彎腐蝕減薄嚴(yán)重,外彎壁厚最薄,壁厚最小值為10.52 mm,內(nèi)彎最厚,壁厚最大值為14.16 mm,金屬壁厚減薄率達(dá)20.7%。
硫化氫汽提塔頂線材質(zhì)為碳鋼,介質(zhì)為汽提塔頂氣,操作溫度為100 ℃,操作壓力為0.8 MPa,管徑為DN250,原始公稱壁厚為13 mm。采用PEC掃查技術(shù)對彎頭(見圖4)進(jìn)行環(huán)向掃查,分析圖像見圖5。檢測發(fā)現(xiàn),彎頭外彎腐蝕減薄嚴(yán)重,外彎壁厚最薄,壁厚最小值為9.38 mm,內(nèi)彎最厚,壁厚最大值為13.57 mm,金屬管壁厚減薄率達(dá)11.4%。
圖2 減三線及減二中泵出口線現(xiàn)場示意
圖3 減三線及減二中泵出口線PEC圖像
圖4 脫硫化氫汽提塔頂線現(xiàn)場示意
S Zorb裝置轉(zhuǎn)劑線材質(zhì)為A335 P11,介質(zhì)為吸附劑,操作溫度為427 ℃,操作壓力為3.9 MPa,管徑為DN80,公稱壁厚11 mm。采用PEC掃查技術(shù)對彎頭外彎(見圖6)進(jìn)行縱向掃查,分析圖像見圖7。通過檢測發(fā)現(xiàn),被測彎頭外彎中間部分腐蝕減薄嚴(yán)重,壁厚最小值為9.08 mm,壁厚最大值為11.54 mm,金屬管壁厚減薄率達(dá)21.3%。
圖5 PEC分析圖像
圖6 S Zorb裝置轉(zhuǎn)劑線現(xiàn)場示意
圖7 S Zorb裝置轉(zhuǎn)劑線PEC圖像
火炬罐區(qū)去火炬線物料為燃料氣,公稱壁厚6.5 mm。采用PEC掃查技術(shù)對直管段(見圖8)進(jìn)行縱向掃查,分析圖像見圖9。通過檢測發(fā)現(xiàn),被測管段底部腐蝕比上部嚴(yán)重,壁厚最大值為6.34 mm,最薄點(diǎn)在直管段底部,壁厚值為4.63 mm,金屬管壁厚減薄率26.6%。
高壓空冷出口第一彎頭為碳鋼材質(zhì),介質(zhì)為熱高分氣,操作溫度為40 ℃,操作壓力為0.5 MPa,管徑DN150,原始公稱壁厚為18 mm。采用PEC掃查技術(shù)對彎頭(見圖10)進(jìn)行環(huán)向渦流掃查,分析圖像見圖11。通過檢測發(fā)現(xiàn),最薄部位在彎頭外彎的中上部,壁厚最大值為18.19 mm,最薄點(diǎn)壁厚為11.33 mm,金屬管壁厚減薄率達(dá)37.1%。
圖8 火炬線現(xiàn)場示意
圖9 去火炬線脈沖渦流分析圖像
圖10 高壓空冷出口線現(xiàn)場示意
溶劑再生裝置再生塔材質(zhì)為碳鋼,介質(zhì)為富胺液、貧胺液和H2S,操作溫度為130 ℃,操作壓力為0.2 MPa,原始公稱壁厚為14 mm。采用PEC掃查技術(shù)對塔壁(見圖12)進(jìn)行縱向渦流掃查,分析圖像見圖13。通過檢測發(fā)現(xiàn),壁厚最大值10.66 mm,最薄部位在圖12的中上部,最薄點(diǎn)厚度為2.95 mm,金屬管壁厚減薄率達(dá)49.7%。
圖11 高壓空冷出口線PEC圖像
圖12 再生塔現(xiàn)場示意
圖13 再生塔PEC圖像
減頂大氣腿線為碳鋼材質(zhì),介質(zhì)為燃料氣,操作溫度為50 ℃,操作壓力為常壓,管徑DN100,原始公稱壁厚為5 mm。采用PEC掃查技術(shù)對彎頭(見圖14)進(jìn)行縱向渦流掃查,分析圖像見圖15。通過檢測發(fā)現(xiàn),壁厚最大值5.34 mm,最薄點(diǎn)壁厚為2.51 mm,金屬管壁厚減薄率達(dá)58.6%。
圖14 大氣腿燃料氣線現(xiàn)場示意
圖15 大氣腿燃料氣線PEC分析圖像
現(xiàn)場應(yīng)用表明,PEC掃查技術(shù)不僅能應(yīng)用于高溫裸管的檢測,還能用于帶保溫層管道的缺陷掃查,可實(shí)現(xiàn)管道腐蝕減薄部位的快速定位。其缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)裂紋、夾渣和氣泡等缺陷的掃查,且容易受環(huán)境電磁噪聲干擾。由于PEC技術(shù)的提離效應(yīng)會對檢測精度帶來影響,故需要采用諸如超聲波測厚、超聲波相控陣測厚等檢測方法進(jìn)行驗(yàn)證。
PEC技術(shù)作為一種檢測技術(shù),是腐蝕隱患排查的有效工具,下一步應(yīng)加強(qiáng)研發(fā),提升檢測能力(包括非鐵磁體檢測、厚壁管檢測和檢測速度等)和檢測精度(包括提離效應(yīng)的消除和小缺陷的定位等),并不斷總結(jié)現(xiàn)場檢測經(jīng)驗(yàn),為石油化工生產(chǎn)裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行提供助力。