В настоящее время Silverwing UK Ltd. является производителемспециализированного оборудования для неразрушающих испытаний, фокусирующимся на рынке наземных резервуаровхранилищ, для получения максимальных результатов при минимальной зависимости от оператора, что обеспечивает детальное обнаружение и контроль коррозии.
Технология MagneticFluxLeakage(MFL)используется для мониторинга коррозии днищ резервуаров с лицевой стороны под покрытием или с внешней стороны около 20 лет. Объект намагничивается до уровня, при которомналичие существенного локального уменьшения толщины материала приводит к значительному искривлению внутреннего магнитного поля, приводя в свою очередь к искажению формы магнитного потока из-за неоднородности. В MFLдля генерации электрического сигнала в дефектной области используется специальный датчик. Для удобства работы оператора этот сигнал может быть преобразован в звуковой и визуальный, а также может быть сохранен в компьютере с привязкой к координатам дефекта. Таким образом, обе технологии требуют выполнения двух базовых процедур: намагничивания и детектирования утечки или искривления поля.
Для намагничивания могут быть использованы как постоянные магниты, так и электромагниты. Кроме того, в качестве сенсоров могут быть использованы как катушки, так и датчики на основе эффекта Холла или магнитострикции. Компания Silverwingиспользует постоянные магниты и датчики на эффекте Холла.
Поскольку метод MFLдолжен реагировать на коррозию как с ближней к оператору стороны днища или стенки, так и с дальней, то необходимо создать сильное магнитное поле в материале. Чем ближе поле к материалу, тем больше насыщение последнего и тем выше чувствительность метода и достоверность результатов.
Компания Silverwingв своих приборахиспользует постоянные магниты, позволяющие проводить контроль объектов толщиной до 20 мм. При толщине стенки свыше 12.5 мм постепенное снижение чувствительности и эффекта остаточной намагниченности становятся очевидны. В магнитной системе используется подковообразный магнит, показанный на рисунках 1и 2.Полюса магнитов находятся примерно в 4 мм от поверхности сканирования. Размеры магнитного моста позволяют сканировать объекты шириной 150 мм для сканеров Handscan и Pipescanи275 ммдля сканеров MFL2000иFloormapVS.Матрица датчиков, работающих на эффекте Холла, расположена в центре между полюсами магнитного моста. Сенсоры размещены с шагом в 7.5 мм, чтобы обеспечить оптимальное разрешение и покрытие. Примерное размещение показано на рисунках 3и 4.
Датчики Холла генерируют сигнал, пропорциональный плотности магнитного потока, проходящего через сенсорный элемент. Рисунки 5и 6показывают распределение поля для гладкого и пораженного питтинговой коррозией участка пластины.
Поскольку, положение чувствительных элементов в сканнерах компании Silverwingпараллельно сканируемой поверхности, то они регистрируют и замеряют нормальную (т.е. вертикальную) составляющую магнитного потока. Если бы датчики были расположены перпендикулярно поверхности, то они замеряли бы тангенциальную (т.е. горизонтальную) составляющую магнитного потока. Датчики должны быть размещены в пределах 2-3 мм от поверхности сканирования для того, чтобы исключить механическое повреждение и, в то же время, обеспечить приемлемую чувствительность.
Существует два типа шумов, которые могут быть обнаружены системой MFL, описанной выше. Первый – это большой вихретоковый сигнал, возникающий из-за движения магнита над проводящей поверхностью. Второй – это шум вызванный неровностью или шероховатостью поверхности и неравномерной проницаемостью материала. Вихретоковый сигнал зависит от скорости движения магнитной каретки и при типичном сканировании имеет три стадии: нарастание сигнала при ускорении, постоянное значение при равномерном сканировании, и третья стадия уменьшение сигнала при замедлении. Эффект вихревых токов преимущественно не проявляется при горизонтальном прохождении потока магнитного поля, поэтому системы, использующие ВТ-катушки или датчики Холла, ориентированные вертикально, не чувствительны к данному виду шумов. Однако горизонтально ориентированные датчики Холла очень чутко реагируют на такой вихретоковый шум, поэтому в таких системах он должен быть подавлен. Так как замедление сканирования при торможении сканера происходит более быстро, чем ускорение в начале сканирования, а генерируемые сигналы имеют противоположную полярность, то целесообразно устранить «вредный» сигнал от замедления с помощью выпрямителя и измерить только положительную составляющую. Пропустив все сигналы через ВЧ фильтр с подходящей частотой среза, мы исключим «вредные» сигналы, связанные с ускорением и "покоем". Оставшийся шум будет представлен относительно медленными колебаниями из-за изменения проницаемости и намного более «острыми» (высокочастотными) сигналами из-за вибрации системы вследствие неровности поверхности контроля. Соединив катушки как дифференциальные датчики, мы можем устранить первую помеху, а с помощью НЧ фильтра – вторую.
Из вышесказанного следует, что наиболее целесообразно измерять горизонтальную составляющую потока, т.к. при этом эффект ВТ-шумов не будет создавать проблемы. Кроме того, при этом возможно размещение горизонтальных датчиков ближе к поверхности контроля, что даст большое преимущество в чувствительности, особенно на днищах с покрытием. Это одно из преимуществ конструкции приборов Silverwing, которая показала феноменальный результат – питтинговое повреждение более 40% с внешней стороны дает более мощный сигнал, чем с внутренней стороны, и этот феномен более очевиден именно в вертикальной составляющей магнитного потока.Используя такую конфигурацию, появилась возможность настроить прибор так, чтобы сигнализация срабатывала при 50% коррозии с внешней стороны, и не срабатывала при 50% коррозии с внутренней стороны.
Как правило, амплитуда сигнала напрямую зависит от глубины коррозии. В случае с MFL, факторы, влияющие на амплитуду сигнала, видятся так:
1Глубина дефекта
2 Объем дефекта
3 Форма или профиль
4 Соотношение длины и ширины
5 Проницаемость материала
6 Толщина материала
7 Тип магнитной системы (мощность, магнитное сопротивление, зазор, материал)
8 Система сенсоров (тип и зазор)
Обычно считалось, что в данной технологии для уверенной классификации дефекта слишком много величин, влияющих на результат контроля. Но те же самые аргументы можно привести и относительно УЗК!:
1 Область дефекта
2 Шероховатость поверхности дефекта
3 Глубина дефекта
4 Форма и профиль дефекта
5 Ориентация к УЗ лучу
6 Затухание в материале
7 Профиль УЗ луча на глубине дефекта
8 Скорость звука в реальном материале (частота ПЭП)
Любой дефектоскопист, имеющий дело с контролем сварки или отливок, справедливо скажет, что только амплитуды не достаточно. Но в авиации или кованых изделиях, дефекты, которые пытаются обнаружить, расположены, как правило, параллельно поверхности сканирования и там значение амплитуды является параметром для отбраковки. Это возможно, так как некоторые влияющие величины могут быть устранены, используя калибровочные или настроечные образцы из того же материала, что и объект контроля. В них выполнены параллельно ориентированные искусственные дефекты на известной глубине и известного размера. Таким образом, можно исключить влияние параметров 3, 6, 7 и 8 для УЗК. Предполагая природу дефекта, можно исключить влияние параметров 4 и 5. Остается лишь область дефекта и шероховатость. Поверхность отражателя (дефекта) всегда будет более шероховатой и неровной, чем искусственное отверстие, поэтому реальный дефект будет немного больше, чем эквивалентный ему искусственный. Большой опыт контроля подтвердил возможность надежного использования амплитуды в качестве критерия отбраковки в этих отраслях промышленности.
Если применить ту же логику и к методу MFL,то можно организовать контроль с известной определенностью, используя амплитуду сигнала. Так при использовании калибровочной пластины из такого же материала, что и объект контроля, появляется возможность исключить факторы 5, 6, 7 и 8 из их списка для метода MFL, приведенные выше.
Это предполагает, что имеется возможность создания искусственных дефектов, которые имитируют типичную питтинговую коррозию, соответствующей глубины по отношению к амплитуде сигнала. На первый взгляд может показаться, что комбинации формы, профиля, пропорций и глубины коррозии могут дать бесконечное число вариаций. Но в реальности из практики следует, что все их можно разделить на три основных типа:
1 Тарелкообразная или лужеобразная
2 Коническая
3 Игольчатая
Эти три категории характеризуют профиль питтингового поражения коррозией. По мере роста участка, подвергшегося коррозии, эти основные формы сливаются в сложную форму. В то же время, мелкое лужеобразное поражение может перерасти в коническое и затем игольчатое. Также известно, что питтинговая коррозия вряд ли перерастет в щелевую коррозию или плоскодонное отверстие, глубокую трещину или конус, лужеобразный или трубчатый тип. Следовательно, появляется возможность исключить некоторые из выше упомянутых предположений с целью использования искусственных дефектов для внятной интерпретации амплитуды сигнала.
Ранние методики дефектоскопии в мировой нефтехимической промышленности требовали обнаружения конического углубления с углом в 120o на 40%от толщины пластины. Реальная практика работы операторов путем проб и ошибок вскоре выявила, чтосистема MFL, настроенная по искусственному дефекту на 40%, обнаруживает и отбраковывает реальные дефекты в 30-35%.То есть, настройка на простой конус имеет тенденцию завышать глубину реального коррозионного повреждения, и эта ошибка явно имела устойчивый характер. Значимость величины магнитной проницаемости калибровочной пластины относительно ее значения для реального материала днища стала очевидна в течении нескольких экспериментов. Различие в проницаемости может привести к неверной оценке глубины при обработке или картографировании коррозии до 25 процентов! Отсюда вывод:выбор материала настроечного образца для методики MFLтакже важен, как и для УЗК или ВТК (вихретоковый контроль).
Столкнувшись с опытом использования простого конуса, как искусственного макета питтингового поражения, специалисты компании Silverwingпровели экспериментальные исследования различных форм и размеров искусственных дефектов.Главный результат этих исследований – наиболее правдоподобную картину дает искусственный дефект, выполненный в виде ступенчатого конуса, с углом 136o, полученный путем фрезерования с помощью набора плоских фрез разного диаметра.
Как и в случае других методов НК, качество контроля зависит от качества подготовки поверхности, однако, методика MFLменее чувствительна к пыли и мелкому мусору, чем УЗК и никогда не требует зачистки поверхности.Метод не чувствителен к тому – влажная поверхность или нет, хотя, конечно, воды не должно быть столько, чтобы в нее погрузились датчики.
Операторов сканеров MFLчасто просили проверить днища с обширными поражениями питтинговой коррозией. Ранее это было невыполнимо или очень долго, а значит, дорого. Теперь существует как минимум два прибора для такого экспресс-анализа – это MFL2000и FloormapVS2i.
FloormapVS2iбудет сохранять, и картографироватьвсе результаты контроля.
MFL– очень полезный экспресс метод, который обеспечивает возможность быстрого предварительного контроля коррозионного состояния больших поверхностей с обеих сторон – внутренней и внешней. К примеру, реальная производительность контроля с помощью Floormapили MFL2000 составляет до 750 кв.м. поверхности днища за смену, а скорость сканирования трубным MFLсканером 0,5м в секунду. Метод предоставляет информацию о двух важных показателях – местоположении и степени поражения материала, что существенно минимизирует время для УЗК и позволяет проводить его только в определенных областях.
Автоматизированный сканер FloormapVS2i является наиболее широко используемой в мире MFL-системой технического контроля резервуаров. Его приобрели многие контролирующие организации, а также конечные потребители в более чем в 40 странах мира, и динамика продаж составляет приблизительно 4 системы в месяц, не снижаясь с момента начала производства.
Помимо MFLоборудования компания Silverwingвыпускает во многом уникальные дистанционно управляемые роботы для толщинометрии стенок резервуаров на высотах до 15-20 метров без использования лесов, лестниц и подвесных люлек, а также портативные системы TOFDконтроля сварных швов.
ОАО «Пергам-Инжиниринг»
129085, г. Москва,
пр. Ольминского, д. 3a
Тел.: +7 (495) 775-75-25,
682-70-54, 682-13-89
Факс: +7 (495) 616-66-14
E-mail: info@pergam.ru
