جريان های گردابی در تشخیص عیوب خطوط لوله نفت و گاز – بخش دوم

10 خواندن ثانیه
0
394
جريان های گردابی در تشخیص عیوب خطوط لوله نفت و گاز – بخش دوم

شكل سيم پيچ

انتخاب سيم پيچ مناسب مهمترين قسمت براي داشتن يك ابزار جريان گردابي مطلوب است. طراحي سيم پيچ به سه بخش اصلي تقسيم ميشود:
پروب‌هاي سطحي عموماً محوري عمود بر سطح دارند، به علاوه براي سيم‌پيچ‌هاي ابتدايي به شكل 
“Pancake” پروب‌هاي مدادي و پروبهاي خاص سطحي استفاده ميشود، مانند آنهايي كه در سوراخ fastener است.
سيم‌پيچ‌هاي حلقوي عموماً براي بازرسي‌هاي داخل خط توليدات دايروي استفاده ميشود.
پروبهاي
ID عموماً در بازرسي‌هايي كه تبادلات حرارتي داريم استفاده ميشود. پروب داخل يك لوله قرار ميگيرد. پروب‌هاي ID معمولي با پيچاندن سيمپيچ در طول محور مركزي لوله ساخته ميشوند.
پروب‌هايي كه داراي يك سيم‌پيچ باشند به پروب‌هاي مطلق يا
absolute مشهور هستند. اين پروب‌ها مقدار مطلق شرايط تست را به ما ميدهند. پروب‌هاي مطلق براي تشخيص انواع فلز و تشخيص ترك‌ها در بسياري از موقعيت‌ها بسيار خوب است، همچنين اين پروب به تغييرات حرارتي و تغييرات نوع فلز و حساس است.
پروب مرسوم ديگري كه استفاده ميشود پروب ديفرانسيلي است كه دو المان حسگر دارد كه دو ناحيه مختلف را تست ميكند. پاسخ اين ابزار تفاوت بين جريانهاي گردابي و موقعيت‌هاي دو نقطه مختلف است. پروبهاي ديفرانسيلي براي تشخيص عيوب كوچك مفيد است همچنين تحت تأثير  
lift-off (اگرچه حساسيت در همين زمينه كاهش مييابد)، تغييرات حرارتي و (با فرض اينكه مدارهاي ابزارمان در شرايط تعادل عمل كند) و عيوب خارجي نيست.
شكل زیر نمايانگر پاسخ خاصي از يك پروب ديفرانسيلي است.
Lift-off بايد حذف شود با فرض اينكه پروب كاملاً تنظيم شده باشد ، البته همچنان پاسخ مقداري لرزش دارد مثل اينكه پروب تكان ميخورد و نوسان ميكند.

پروب ديفرانسيلي

پروبهاي انعكاسي يا پروبهاي محرك بالابرنده ، يك سيمپيچ اوليه دارند كه بوسيلة نوسان ساز تحريك ميشود و يك يا بيشتر سيم‌پيچ حسگردارد كه به مدار اندازه‌گيري متصل است. با توجه به شكل سيم‌پيچ‌هاي حسگر ممكن است پروبهاي انعكاسي پاسخ‌هايي شبيه پروبهاي ديفرانسيلي و يا مطلق بدهند.

مقايسه پروب انعكاسي و پروپ ديفرانسيلي

مهمترين مزاياي پروب‌هاي انعكاسي موارد زير است :
سيم‌پيچ‌هاي محرك و بالابرنده جداگانه براي اهداف مورد نظر ما بهينه ميشوند.
نسبت به پروب‌هاي مشابه كه به صورت پل نصب ميشوند پهناي فركانسي بيشتري دارند.
سيمپيچ محرك بزرگتر ميدان بزرگتري را موجب ميشود در نتيجه در نفوذ و خصوصيات lift-off اثر مطلوبي دارد.

مدارهاي الكتريكي مهم جهت اندازه‌گيري ولتاژ پروب جريان های گردابی

پل

دو سيمپيچ (ديفرانسيلي يا مطلق همراه سيم‌پيچ تنظيم‌كننده) پايه‌هاي پل را ميسازند. وقتي پل تنظيم ميشود ولتاژ اندازه‌گيري شده صفر ميشود.هر تغييري درموقعيت هر كدام از سيم‌پيچ‌ها باعث به هم خوردن تنظيم پل ميشود. درجة دور شدن از حالت تنظيم شده به تغيير امپدانس سيمپيچ وابسته است.

پل اندازه‌گيري

محرك بالابرنده

همانطور كه ملاحظه ميكنيد المان‌هاي اساسي اين مدار هم مشابه مدار پل است، تغييرات لازم براي دست يافتن به سوئيچينگ ساده تر و تغييرات اتصالات پروب است.

محرك بالابرنده

اصول روش ميدان دور جريان های گردابی

تست جريان گردابي يك روش الكترومغناطيسي است كه تنها در مواد هادي كاربرد دارد. كاربردهاي آن از تشخيص ترك تا چيدن اجزاء كوچك با هرشاري، انواع اندازهها يا انواع مواد ميباشد. اين روش در واقع خود براي شناسايي خوردگي و ترك ها روش كاملي است كه توانايي شناسايي هر نوع نقص چه محوري و چه محيطي را دارد.
وقتي يك هسته انرژيدار (مغناطيس شده) به سطح يك فلز نزديك شود ،جريان گردابي به ماده القاء ميشود. اين جريان‌ها كه ميدان مغناطيسي را تنظيم ميكنند تمايل دارند كه در برابر ميدان مغناطيسي معمولي مقاومت كنند. امپدانس سيم پيچ نزديكي ماده بوسيله حضور جريان گردابي تحريك شده در ماده، تأثير ميپذيرد. هنگاميكه جريان گردابي داخل ماده بوسيله حضور عيوب يا تنوع مواد تغيير يابد امپدانس سيم پيچ تغيير ميكند. اين تغييرات به شكلي اندازه‌گيري و نشان داده ميشود كه نوع عيب و شرايط ماده را مشخص ميكند

يك پروب RFEC شامل سيم پيچ تحريك و سيم پيچ آشكارساز با فاصله مشخصي بين اين دو ميشود.
پروب از لوله اي كه مي خواهيم بازرسي كنيم عبور ميكند. سيم پيچ تحريك با فركانس پايين و جريان متناوب (عموماُ سينوسي) تغذيه ميشود. جريان تحريك يك ميدان الكترومغناطيسي در اطراف سيم پيچ تحريك ايجاد ميكند. انرژي ميدان در جهت محور داخل لوله و همچنين در ديواره لوله گسترش مييابد. جريان گردابي كه در ديواره لوله القاء ميشود ميدان دومي را ايجاد ميكند كه از خارج لوله ميتواند اندازه گيري شود. اين ميدان ثانويه بسيار ضعيف تر از ميدان اوليه اي است كه از سيم پيچ تحريك داخل لوله ايجاد شده است و اختلاف فاز واضحي نيز با ميدان اوليه دارد و تنها جهت شارش انرژي از داخل لوله به سمت خارج آن است. اين ناحيه ميدان نزديك
نام دارد.

تصويري از سيستم RFE

شتاب در ناحيه ميدان نزديك در جهت محور بسيار زياد است زيرا بايد بتواند انرژي براي القاء جريان گردابي به ديواره لوله فراهم كند. شتاب ميدان ثانويه در خارج از لوله بسيار كمتر است. البته در فاصله محوري از سيم پيچ تحريك ناحيه اي وجود دارد كه در آن ميدان ثانويه قوي تر از ميدان اوليه است. اين ناحيه را ميدان دور مي‌نامند. ناحيه اي كه بين ميدان دور و ميدان نزديك وجود دارد ناحيه ناپايدار نام دارد. در اين قسمت جهت شارش انرژي برعكس ميشود. اگر سيم پيچ آشكارسازي در اين ناحيه قرار گيرد ميدان الكترومغناطيسي كه اندازه گيري ميشود ميداني است كه با القاء انرژي كه دو بار طول لوله را پيموده است ايجاد شده است. يعني اينجا صحبت از دو مسير متفاوت انرژي است. در مسير مستقيم تزويج انرژي بطور مستقيم از سيم پيچ تحريك ايجاد مي شود، در مسير غيرمستقيم تزويج انرژي به خارج لوله ميرود و دوباره به سمت داخل انتقال مييابد. اگر عيبي در ديواره لوله در مسير تزويج غيرمستقيم باشد، با تغيير ميدان الكترومغناطيسي ميدان دور مشخص ميشود.

مقايسه ميدان الكترومغناطيسي

كاربرد ميدان جريان هاي گردابي از راه دور

نمايي از سيستم RF

با استفاده از پروپ هاي داخلي از روش RFEC و يا ميدان جريان های گردابی از راه دور، براي بازرسي لوله‌ها ميتوان استفاده كرد. با استفاده از سيم پيچ محوري به عنوان محرك كه انرژي آن توسط جريان AC فركانس پايين تامين ميشود و سيم پيچ هاي تشخيص دهنده نزديك ديواره داخلي كه براي دستيابي به انتقال مناسب و داشتن حساسيت يكسان براي تشخيص عيوب داخلي و خارجي، به اندازه دو برابر قطر لوله از هم دور ميباشند.
محاسبات انجام شده مختصر و مختصات قطبي كه براي نمايش رابطه ولتاژ و عيوب ميباشد دو بعدي است. در لوله‌هاي فرومغناطيسي و غير آن هرگونه شكاف و درزي قابل شناسايي و بحث ميباشد. ميدان هاي القا شده‌اي كه در نتيجه وجود نقص بوجود مي‌آيد موجب تفسير و روشن شدن عيوب ميشود. بين محرك و حسگرهاي دسته‌بندي شده
دو مسير مشخص وجود دارد يك مسير مستقيم كه در داخل لوله بسته ميشود و به سرعت تاثير آن كم ميشود و مسير ديگر مسير اتصال غير مستقيم كه به طرف بيرون از ديواره منتشر ميشود. در ديواره خارجي ميدان به شرعت با تضعيف كمتري پخش ميشود اين مسير ميدان به سمت داخل لوله منتشر شده و يك مسير بسته اي را بوجود مي‌آورد. خلاف قاعده هر جا در مسير غير مستقيم تغييري در دامنه و فاز سيگنال دريافتي پيش آمد ميتوان نتيجه گرفت كه در آنجا يك عيب وجود دارد. در تكنيك RFEC اثر پوسته يك سري محدوديت در نزديكي سطح پروب ايجاد ميكند ولي اين شيوه قابليت شناسايي نقص در تمام ضخامت خط لوله بدون استفاده از جريان با فركانس خيلي پايين را دارد و تاثير اثر پوسته را تا حد امكان كاهش ميدهد.
علت قابليت زياد اين روش به خاطر حساسيت زياد ميدان هاي دور جريان هاي گردابي به كوچكترين نقص ميباشد و توانايي بالاي آن در تعيين عيوب داخلي و خارجي است.

 

بارگذاری توسط pedram nouri
بارگذاری در تعمیرات

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *