خمس طرق للكشف عن العيوب السطحية في الأنابيب الفولاذية المربعة والمستطيلة

مقطع مجوف مربع (SHS) وقسم مجوف مستطيل (RHS) تمر عبر التشكيل واللحام والمعالجة الحرارية قبل أن تصل إلى أنبوب نهائي - وأي من هذه الخطوات يمكن أن تؤدي إلى حدوث عيب: لفة-في اللفة، أو عيب في التماس-، أو صدع سطحي نتيجة العمل البارد، أو تضمين تحت السطح تم نقله من الملف. إذا تركت هذه العيوب دون أن يتم اكتشافها، فيمكن أن تنتشر تحت الحمل، أو تسبب فشلًا مبكرًا في الوصلة الملحومة، أو تؤدي إلى الرفض أثناء الفحص الهيكلي بعد فترة طويلة من تصنيع الأنبوب في الهيكل النهائي.

لا توجد طريقة واحدة للكشف تغطي كل أنواع العيوب، وكل هندسة الأنابيب، وكل متطلبات سرعة الإنتاج في وقت واحد.يعتمد اختيار الطريقة الصحيحة - أو المجموعة الصحيحة من الطرق - على المكان المحتمل لتواجد الخلل فيه، وكيفية ممغنطة الأنبوب (أو لا)، ومدى سرعة إجراء الفحص، وحالة السطح التي يوجد بها الأنبوب.تستعرض هذه المقالة طرق الكشف الخمسة الأكثر استخدامًا في الأنابيب الفولاذية المربعة والمستطيلة، وما تقيسه كل طريقة فعليًا، وكيفية تحديد الطريقة التي تناسب متطلبات الفحص الخاصة بك.

اختبار إيدي الحالي (ECT)يعمل عن طريق تمرير تيار متردد عبر ملف مثبت بالقرب من سطح الأنبوب. يحفز هذا الملف تيارات "دوامة" متداولة داخل المعدن من خلال الحث الكهرومغناطيسي. عندما يتدفق التيار المستحث عبر منطقة خالية من العيوب-، فإنه يشكل حلقة موحدة يمكن التنبؤ بها. عندما يواجه سطحًا أو بالقرب من-عيبًا في السطح - صدعًا أو لفة أو قسمًا رقيقًا من الجدار - تشوه حلقة التيار الدوامي، ويظهر هذا التشوه كتغير قابل للقياس في الإشارة الكهربائية للملف.

لا يعد اختبار التيار الدوامي تقنية واحدة ثابتة - فهو يغطي العديد من أنواع التنفيذ، كل منها يناسب احتياجات الفحص المختلفة:

• اختبار التيار الدوامي التقليدي (القياسي).- الطريقة الأساسية، باستخدام ملف تردد واحد-للكشف عن عيوب السطح العام والقريب من-السطح
• اختبار التيار الدوامي عن بعد (RFEC)يستخدم - ملف جهاز إرسال واستقبال منفصلين على طول الأنبوب، مما يسمح بالاكتشاف من خلال كل من الجدار الداخلي والخارجي في مسار واحد، وهو مفيد عندما يقتصر الوصول على جانب واحد من الأنبوب
• اختبار التيار الدوامي المتعدد-التردديقوم - بتشغيل عدة ترددات في وقت واحد، مما يسمح للمفتش بفصل الإشارات من أعماق الخلل المختلفة أو منع التداخل من ظروف السطح
• اختبار التيار الدوامي النبضييستخدم - نبضة واسعة النطاق بدلاً من موجة مستمرة، والتي يمكنها استخراج المزيد من معلومات العمق من قياس واحد
• إن نقاط القوة في اختبار التيار الدوامي هي ما يجعلها طريقة شائعة-للخط الأول في خطوط الإنتاج:تتسم دقة الكشف والحساسية بالارتفاع، كما أن سرعة الفحص سريعة بما يكفي للتشغيل في الخط- أثناء إنتاج الأنابيب، ويمكنها اكتشاف العيوب السطحية وتحت السطحية (بالقرب من-السطح). كما أنه يتحمل تلوث السطح بشكل جيد -بشكل عام، لا يؤدي فيلم الزيت أو بقايا السطح الخفيف على الأنبوب إلى تعطيل الإشارة، وهو أمر مهم في أرضية الإنتاج حيث تأتي الأنابيب مباشرة من خط التشكيل واللحام.

المقايضة-هيخصوصية. يعتبر اختبار تيار إيدي حساسًا لأي تغيير في الاستجابة الكهرومغناطيسية للمادة، مما يعني أنه يمكنه تحديد السمات الهندسية أو خشونة السطح البسيطة أو اختلاف خصائص المادة كما لو كانت عيوبًا -رفع معدل اكتشاف-الخطأمقارنة بالطرق التي تنتج إشارة مادية أكثر مباشرة. كما يقدممرونة محدودة في ضبط دقة الكشف، لذا فإن إعداد التيار الدوامي الذي تم ضبطه لحجم عيب واحد ونطاق العمق قد لا يكون الإعداد الأمثل لملف تعريف عيب مختلف دون إعادة تكوين المسبار أو التردد.

اختبار الموجات فوق الصوتية (UT)يستخدم الطريقة التي تنتقل بها الموجات الصوتية عبر المعدن الصلب. يرسل محول الطاقة-نبضة فوق صوتية عالية التردد إلى جدار الأنبوب. وطالما أن المادة مستمرة، فإن الموجة تنتقل عبرها بشكل يمكن التنبؤ به؛ عندما تصل إلى عيب داخلي - فراغ، تضمين، نقص-الانصهار في خط اللحام - تنعكس بعض هذه الطاقة مرة أخرى نحو محول الطاقة. ومن خلال قياس التأخير الزمني وسعة الإشارة المنعكسة، يمكن لمعدات الفحص حسابهاكل من الموقع والحجم التقريبي للخلل ضمن سمك الجداروليس وجودها فقط.

الميزة الأساسية للاختبار بالموجات فوق الصوتية هي الدقة:من بين الطرق الخمس هنا، فهي بشكل عام الأكثر دقة لتحديد مكان وجود الخلل داخل جدار الأنبوب بالضبط وحجمه تقريبًا. وهذا يجعلها طريقة قياسية للتحقق من سلامة وصلة اللحام- في كل من منتجات الأنابيب والمكونات المطروقة، حيث تحدد معرفة عمق الخلل - وليس مجرد وجوده - ما إذا كان الجزء مقبولاً أم لا.

تحتوي الطريقة على قيود عملية حقيقية على الأنابيب المربعة والمستطيلة.إنها ليست مناسبة تمامًا للهندسة المعقدة أو غير المنتظمة- تعمل الوجوه المسطحة لـ SHS/RHS بشكل جيد إلى حد معقول، ولكن يمكن للزوايا ومناطق الانتقال أن تشوه مسار الصوت وتعقد الترجمة.يحتاج سطح الأنبوب إلى مستوى معين من النعومةلكي تعمل أداة التوصيل بشكل صحيح، نظرًا لأن اختبار الموجات فوق الصوتية يتطلب أعامل الاقتران - عادةً ما يكون عبارة عن هلام أو زيت-وسيط أساسه - يتم تطبيقه بين المسبار وسطح الأنبوبللقضاء على فجوة الهواء والحفاظ على استقرار نقل الإشارة. يجب تحضير الأسطح الخشنة أو المتقشرة أو المطلية بكثافة قبل أن يعطي اختبار الموجات فوق الصوتية قراءة موثوقة.

اختبار الجسيمات المغناطيسية (MPT)ينطبق بشكل خاص على الأنبوب المغناطيسي الحديدي - الكربون والفولاذ الإنشائي ذو السبائك المنخفضة-، ولكن المواد غير{2}}لا تتأهل لذلك. يتم ممغنط الأنبوب، إما عن طريق نير أو ملف أو تيار مباشر يمر عبر المادة، مما ينشئ مجالًا مغناطيسيًا يمر عبر الفولاذ.عندما يقاطع عيب سطحي أو قريب من-السطح هذا المجال - صدع أو درز أو نقص اندماج - فإن خطوط المجال المغناطيسي تشوه محليًا و"تتسرب" خارج السطح، وإنشاء حقل تسرب محلي في موقع الخلل بالضبط.

يتم بعد ذلك تطبيق جزيئات مغناطيسية دقيقة (مسحوق جاف أو معلق رطب) عبر السطح الممغنط.يجذب مجال التسرب الجسيمات ويحتفظ بها في موقع الخلل، مما يشكل خطًا أو مجموعة مرئية ترسم شكل الخلل- يظهر الشق كخط جسيم يتبع مسار الشق؛ يظهر التضمين المستدير ككتلة جسيمية.

جاذبية اختبار الجسيمات المغناطيسية هي المباشرة والتكلفة:الاستثمار في المعدات منخفض نسبيًا، والمؤشر المادي موثوق به للغاية حيثما ينطبق، ويكون العيب مرئيًا بشكل مباشر بدلاً من الاستدلال عليه من خلال إشارة إلكترونية - يستطيع المفتش رؤية الشكل الفعلي ومدى الخلل. تتعلق الجوانب السلبية إلى حد كبير بالعمل والدقة:يعد تطبيق التيار الممغنط والجسيمات وتفسير النمط عملية يدوية، مما يؤدي إلى زيادة تكلفة العمالة مقارنة بالطريقة -المضمنة التلقائية. إنه أيضًالا يمكن التمييز بين نوع العيب أو درجة خطورته بنفس دقة اختبار الموجات فوق الصوتية أو التيار الدوامي- يخبرك بوجود عيب ومكانه تقريبًا، ولكن ليس بالضرورة عمقه أو تصنيفه الدقيق - ويميل الإنتاجية الإجمالية إلى أن تكونأبطأمن البدائل الآلية.

عادةً ما يتم إجراء اختبار الأشعة تحت الحمراء على أسطح الأنابيب كتصوير حراري تحريضيويختلف المبدأ عن الطرق الأربع الأخرى: فهو يكتشف العيوب من خلال التسخين الموضعي بدلاً من الإشارة المغناطيسية أو الصوتية. يتم تمرير ملف تحريضي عالي التردد- بالقرب من سطح الأنبوب، مما يؤدي إلى توليد تيار كهربائي مستحث مباشرة على الطبقة السطحية للأنبوب. عندما تكون المادة سليمة، يتدفق التيار المستحث بالتساوي ويتبدد كحرارة بشكل موحد.في حالة وجود خلل، تتغير المقاومة الكهربائية المحلية، وتستهلك منطقة الخلل المزيد من الطاقة الكهربائية لأنها تحمل التيار المستحث - مما ينتج عنه درجة حرارة محلية أعلى يمكن قياسها.

تقوم كاميرا أو مستشعر يعمل بالأشعة تحت الحمراء بقراءة نمط درجة الحرارة هذا عبر السطح.نظرًا لأن معدل ونمط تبديد الحرارة يرتبطان بمدى عمق الخلل، يمكن استخدام التوقيع الحراري الناتج لتقدير عمق الخلل، وليس مجرد التواجد - وهو إمكانية لا توفرها أي من طرق الإشارة السطحية البحتة - (مثل اختبار الجسيمات المغناطيسية) بشكل مباشر.

القيد العملي هندسي:هذه الطريقة فعالة بشكل عام فقط على الأسطح المسطحة والمستقيمة، حيث يمكن لملف الحث أن يحافظ على مسافة ثابتة وموحدة ويقترن بسطح الأنبوب عبر الفحص.إنها ليست مناسبة تمامًا للأسطح المعدنية غير المستوية أو غير المنتظمة- يؤدي نصف قطر الزاوية، أو غطاء اللحام الخشن، أو الطبقة غير المستوية إلى تعطيل توزيع التيار المستحث وتقويض موثوقية القراءة الحرارية. في الأنابيب المربعة والمستطيلة، يقتصر هذا بشكل عام على التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء/الحث على الوجوه المسطحة بدلاً من المقطع الكامل.

يشترك اختبار تسرب التدفق المغناطيسي (MFL) في الفيزياء الأساسية مع اختبار الجسيمات المغناطيسية بشكل كامل تقريبًا- يقوم كلاهما بمغنطة أنبوب مغنطيسي حديدي ويعتمدان على حقيقة أن العيب يشوه المجال المغناطيسي، مما ينتج عنه مجال تسرب موضعي عند الخلل. يكمن الاختلاف في كيفية قراءة مجال التسرب: فبدلاً من تطبيق الجسيمات المغناطيسية والاعتماد على النمط البصري،يستخدم MFL أجهزة استشعار إلكترونية - عادةً أجهزة استشعار تعتمد على تأثير Hall- أو تعتمد على الملف- - لاكتشاف وقياس مجال التسرب مباشرةوتحويلها إلى إشارة إلكترونية بدلاً من أثر جسيمي مرئي.

هذا التحول من القراءة اليدوية والمرئية إلى القياس الإلكتروني المباشر هو ما يمنح MFL ميزته العملية:إن نطاقه القابل للتطبيق وحساسيته وموثوقيته كلها أقوى بشكل عام من اختبار الجسيمات المغناطيسية.نظرًا لأن مجال التسرب يتم قياسه إلكترونيًا بدلاً من فحصه بصريًا، يمكن أتمتة MFL وتشغيله بسرعة خط الإنتاج-، وتكون حساسيته أقل اعتمادًا على قدرة المفتش على تفسير نمط الجسيمات بشكل صحيح في ظل ظروف الإضاءة أو السطح المتغيرة. مثل اختبار الجسيمات المغناطيسية، يبقى يقتصر علىأنبوب مغناطيسي- لا يمكن فحص المواد غير المغناطيسية بأي من الطريقتين.

اتصل الآن