Котлы-утилизаторы (КУ) являются термодинамическим связующим звеном между газовыми и паровыми турбинами на электростанциях комбинированного цикла. Их контроль представляет собой особую сложность для специалистов по обеспечению целостности оборудования.
Задача
Контроль трубы котла-утилизатора на наличие коррозии без необходимости разрезания коллектора трубы или использования сложной робототехники.
Опыт всей отрасли показывает, что котлы-утилизаторы используются значительно дольше своего назначенного срока службы. Они подвержены различным дефектам, но одним из самых разрушительных является коррозия по внутреннему диаметру трубы. В настоящее время в отрасли проверка на наличие коррозии по внутреннему диаметру проводится изнутри труб. Однако конструкция большинства котлов-утилизаторов не позволяет сделать это без вскрытия коллектора и использования сложной робототехники.
Трубы оребрены углеродистой сталью и чаще всего покрыты оксидом железа
Учитывая деструктивный и сложный характер существующих методов контроля труб КУ, в отрасли существует острая потребность в неразрушающем методе контроля, который мог бы обнаружить коррозию внутреннего диаметра (утончение стенки) по наружному диаметру над ребрами.
Решение
Использование импульсных вихревых токов для сканирования труб снаружи, над ребрами и продуктами коррозии.
Технология импульсных вихревых токов (PEC) существует уже давно и неоднократно демонстрировала, что она может обнаруживать утончение стенок вследствие коррозии по внешнему диаметру, часто поверх толстой изоляции и защитных кожухов.
Чтобы доказать, что метод PEC может обнаруживать коррозию по внутреннему диаметру от внешнего, несмотря на наличие потенциальных источников сильных помех, мы использовали реальный образец трубы котла-утилизатора. Длина образца составляла 1,1 м (43 дюйма), внутренний диаметр — 3,18 см (1,25 дюйма), а внешний — 7,09 см (2,79 дюйма), включая ребра. Номинальная толщина стенки трубы также составляла 3,38 мм (0,133 дюйма). Кроме того, на трубе были обнаружены отложения извести и оксида железа, а также изогнутые ребра.
Все сканирования методом ПЭК проводились восемью линиями по окружности с аксиальным разрешением 12,7 мм (0,5 дюйма). Это довольно высокое разрешение для ПЭК, что позволило оценить минимально допустимое разрешение для обнаружения. При таких параметрах сканирование проводилось со скоростью приблизительно 127–152 мм/с (5–6 дюймов/с).
Для управления зондом PEC использовалась система Lyft® от Eddyfi Technologies . Это мощный портативный прибор, способный мгновенно отображать результаты сканирования для анализа. Программное обеспечение Lyft использует передовые алгоритмы, обеспечивающие уникальную устойчивость к помехам, таким как плавники и оксид железа.
Первоначальное сканирование с помощью PEC позволило оценить участок гладкой, не подверженной коррозии трубы длиной около 813 мм (32 дюйма). Также был обнаружен резкий кольцевой переход на расстоянии 813 мм (32 дюйма) от края трубы. Общая коррозия была обнаружена на участке длиной около 178 мм (7 дюймов). Остальная часть трубы имела более выраженную коррозию. Эти результаты были затем подтверждены с помощью эндоскопа.
Следующим шагом в этой демонстрации было определение размера наименьшего дефекта, который мог быть обнаружен зондом.
Для достижения этой цели во внутреннем диаметре трубки были созданы дополнительные дефекты. Дефект A соответствовал наименьшему предполагаемому размеру дефекта, который может обнаружить зонд PEC. Он располагался в положении «6 часов» на расстоянии 152,4 мм (6 дюймов) от необрезанного конца трубки, имел глубину приблизительно 1,7 мм (0,067 дюйма) и площадь 645,2 мм² ( 1 дюйм² ).
Дефект B был изготовлен с расчетом на половину объема наименьшего обнаруженного дефекта зонда. Он располагался в положении «12 часов» на расстоянии 152,4 мм (6 дюймов) от вырезанного конца трубки. Его глубина составляла около 0,84 мм (0,033 дюйма), а площадь — 645,2 мм² ( 1 дюйм² ) .
Благодаря специальному алгоритму Lyft, минимизирующему влияние мешающих рёбер и оксида железа (уникальная функция), отношение сигнал/шум было существенно улучшено. В результате было выявлено, что наиболее выраженное влияние рёбер из углеродистой стали на трубку проявляется в увеличении шума на 1–2% и пропорциональном небольшом падении амплитуды А-скана.
При уровне шума на базовой линии 98,4% и пороге обнаружения 95,2% от остаточной толщины стенки были обнаружены дефекты A и B, но дефект B находился на пределе обнаружения. Дефект A всегда был отчётливо виден.
Преимущества
PEC использовался в котлах-утилизаторах ранее, но с ограниченным успехом. Датчик PEC компании Eddyfi Technologies и уникальный алгоритм Lyft успешно продемонстрировали способность технологии выявлять утончение стенок по внешнему диаметру, над ребрами из углеродистой стали и оксидом железа — важными источниками помех.
Это хорошая новость, поскольку имеющаяся в продаже система Eddyfi Lyft PEC может использоваться для оценки состояния трубок котла-утилизатора без его разрушения, что значительно снижает сложность и стоимость проверок и обеспечивает высокую степень достоверности.Обнаружение коррозии внутреннего диаметра по внешнему диаметру с учетом мешающих металлов, добавление дешевого и неразрушающего варианта для предотвращения отказов трубок КУ, вызванных коррозией.
Имея возможность предоставлять измерения остаточной толщины стенок и записи для анализа после проверки, PEC может предложить владельцам котлов-утилизаторов более полную картину состояния их активов, отслеживать ход повреждения и разрабатывать надлежащие стратегии смягчения последствий в рамках программы управления целостностью активов (AIM).
