Фланцевые соединения играют решающую роль в соединении труб, клапанов, фитингов и сосудов под давлением в различных отраслях промышленности. Однако конструкция этих соединений делает их уязвимыми для коррозии, при этом щелевая коррозия является наиболее распространенным и агрессивным типом. Щелевая коррозия возникает, когда коррозионно-активные вещества попадают внутрь уплотнительной прокладки, что приводит к серьезным рискам и опасностям. Эта проблема более выражена в чрезвычайно агрессивных средах, что делает регулярные проверки и техническое обслуживание необходимыми для контроля и управления соответствующими рисками. Для решения этой проблемы использование ультразвукового контроля с фазированной решеткой стало надежным решением для раннего обнаружения и управления щелевой коррозией во фланцевых соединениях.
Когда дело доходит до контроля фланцевых соединений, многие методы неразрушающего контроля (НК) рассматривались для обнаружения коррозии на уплотняемой поверхности; однако на самом деле именно разработка ультразвукового контроля с фазированной решеткой (PAUT) позволила операторам управлять этим риском ненавязчиво. Традиционный контроль включал «разъединения» фланцевых соединений во время простоев, и инспекторы проводили визуальный осмотр для определения состояния. Очевидно, что этот механический процесс разделения очень дорог и может выполняться только тогда, когда система находится в автономном режиме. И именно поэтому внедрение PAUT было воспринято отраслью как явное улучшение с точки зрения как безопасности, так и производительности.
Фланец с приподнятой поверхностью является наиболее часто используемым типом. Как следует из названия, у него на поверхности фланца обработана выпуклость, равная площади контакта прокладки. Это наиболее критическая область для предотвращения утечек. Щелевая коррозия может возникать в щелях или зазорах между фланцем и сопрягаемой поверхностью трубы или в местах ее соединения с оборудованием. Этот тип коррозии часто вызывается накоплением агрессивных химических веществ или истощением кислорода в щели. Коррозия в зоне герметизации может привести к разгерметизации, что создает значительный риск выброса продукта и катастрофических последствий.
Области контроля можно разделить на три основные области: отверстие фланца (1), угловая кромка фланца (2) и приподнятая уплотняющая поверхность (3).
Отверстие фланца: этот участок фланца представляет собой внутренний диаметр, указанный в области 1 на предыдущем изображении. Механизмы коррозии отверстия фланца в основном такие же, как и для трубы, к которой присоединен фланец. Коррозию, обнаруженную на отверстии фланца, следует рассматривать в том же свете, что и внутреннюю коррозию окружающей трубы, при этом ключевой переменной является минимальная толщина.
Угловая кромка фланца: Угловая кромка фланца, обозначенная на рисунке областью 2, представляет собой переход от отверстия трубы к уплотнительной поверхности самого фланца. Обычно во фланце с выступом прокладка действует как уплотнение и покрывает область выступа на всем пути от угловой кромки до конца обработанной поверхности выступа. Хотя коррозия угловой кромки не сразу угрожает целостности фланцевого уплотнения, коррозия этой кромки может привести к образованию щели, в которой задерживаются агрессивные химические вещества, инициируя и распространяя процесс коррозии, который в конечном итоге может распространиться на область прокладки.
Приподнятая уплотняющая поверхность: уплотняющая поверхность фланца представляет собой обработанную поверхность, которая простирается от угловой кромки до внешнего радиуса фланца. Эта область обычно закрыта уплотнительной прокладкой, и любая коррозия на этой выступающей поверхности может значительно повлиять на эффективность уплотнения фланца, что приведет к утечкам или отказам системы. Кроме того, коррозия может привести к повреждению прокладки, что потребует замены и возможного простоя системы. Поэтому очень важно регулярно осматривать и поддерживать уплотнительную поверхность фланца, чтобы предотвратить коррозию и обеспечить безопасную и эффективную работу системы трубопроводов.
Как использовать импорт 2D CAD для обнаружения коррозии фланцев
Необходимо разработать план контроля, чтобы обеспечить полный охват этих трех областей. Хотя можно нарисовать кромку и лучи на листе бумаги карандашом, чтобы установить положения и углы, необходимые для обеспечения полного охвата, кто захочет это делать? Этот способ явно не самый удобный и не учитывает точки выхода для каждого угла секторной развертки. Чтобы помочь операторам, программное обеспечение Capture™ , доступное для Gekko® , Mantis™ и Panther™ , может загружать файлы 2D CAD для размещения сложных компонентов.Операторы могут импортировать файлы DXF, которые можно выдавливать перпендикулярно профилю (плоское выдавливание) или вращать вдоль горизонтальной оси (революционное выдавливание). В следующем видеоролике показано, как определить и импортировать файл 2D CAD, который можно использовать в программном обеспечении для сбора и анализа данных Capture. В этом примере используется фланец RF 6 " -150-B16 ISO-PN20-DN150.
После этого датчик можно расположить на любой поверхности фланца или конуса, поверхности болта (между гайками), а также на ободе или ступице. На следующих изображениях показан контроль с датчиком, расположенным вдоль поверхности конуса и ступицы. Можно не только визуализировать лучи напрямую, но и учитывать взаимодействие с различными поверхностями компонента. Поскольку приборы PAUT компании Eddyfi Technologies могут выполнять контроль с множеством групп, то это позволяет одновременно выполнять три контроля, показанные на этих изображениях. Красный и синий цвета показывают предел ближнего поля и способность датчика фокусировать энергию и, таким образом, обнаруживать небольшие питтинги.
Рис. 1. Контроль с поверхности конуса (слева), контроль со стороны втулки (справа)
Рисунок 2: Контроль со стороны втулки однократно отраженным лучом
Импорт 2D CAD также совместим с методом полной фокусировки (TFM) , позволяющим операторам контролировать чувствительные области фланца в многогрупповой конфигурации с использованием полноматричного захвата (FMC) или (PWI) . На следующих изображениях мы использовали те же датчики, что и в предыдущем примере, расположив интересующую область (ROI) для фокусировки акустической энергии вдоль отверстия фланца , углового края фланца и приподнятой уплотнительной поверхности. Мы использовали сбор данных PWI, чтобы обеспечить высокую скорость сканирования.
Рис. 3. С помощью тех же датчиков мы располагаем интересующую область, чтобы сфокусировать акустическую энергию вдоль отверстия фланца, угловой кромки фланца и приподнятой уплотнительной поверхности.
Комплексное решение для неразрушающего контроля для обнаружения щелевой коррозии фланцев
Достижимая степень покрытия тестом каждой из этих поверхностей зависит от размера фланца и номинального давления. Другими словами, для более крупных фланцев с более высоким номинальным давлением могут потребоваться дополнительные датчики или оборудование для обеспечения полного охвата. Фланцы с более высоким номинальным давлением часто имеют больше отверстий для болтов большего диаметра, что может ограничивать пространство для контроля между ними, особенно на поверхности болта. Хотя внешний край и поверхность болта часто используются для контроля, стоит отметить, что коническая шейка обеспечивает 100-процентное покрытие поверхности уплотнения. По этим причинам часто используются малогабаритные датчики с фазированной решеткой, такие как 32L10-G1 с призмой SW55 для конической поверхности и 32L5-G2 или 64L10-G2 для контроля со стороны втулки с использованием призмы для защиты передней поверхности датчика.
Рис. 4. Двусторонняя конфигурация LYNCS (слева) и односторонняя конфигурация LYNCS (справа)
Возможность импорта файлов 2D CAD является функцией программного обеспечения Capture и поэтому доступна для всех трех дефектосокпов PAUT: Mantis, Gekko и Panther. Mantis ограничен 16-элементными апертурами и идеально подходит для небольших фланцев. Gekko и Panther обеспечивают большую апертуру и более высокую скорость сканирования, особенно при использовании метода TFM. В следующем видео показан сбор данных, выполненный с помощью LYNCS в односторонней конфигурации, при котором выполняется контроль PAUT с поверхности конуса с помощью датчика 32L10-G1 и призмы SW55.
Результаты обнаружения коррозии поверхности фланца
Образец представляет собой 6 -дюймовый (152,4 мм) фланец RF 150-B16 ISO-PN20-DN150 с механически обработанной коррозией. Чертежи и изображение лицевой стороны приведены ниже.
Рис. 5. Фланец RF 6 дюймов (152,4 мм) 150-B16 ISO-PN20-DN150 с механически обработанной коррозией
На следующих изображениях показаны результаты данных неразрушающего контроля, полученные при одностороннем контроле. Верхнее изображение — C-скан, нижние изображения — S-скан без коррозии (слева), коррозии отверстия фланца (в центре) и коррозии поверхности фланца (справа). Наложение образца можно увидеть в белом цвете.
Рисунок 6: Одностороннее изображение С-скана
Рис. 7. Односторонний S-сканирование без коррозии (слева), коррозии отверстия фланца (в центре) и коррозии поверхности фланца (справа)
Когда коррозии нет, поверхность фланца производит сильное эхо, а угловая кромка создает угловое эхо. Однако, если в отверстии фланца присутствует коррозия, это будет проявляться в виде отражения вдоль поверхности внутреннего диаметра (ID) отверстия. Коррозия на поверхности фланца обнаруживается по более короткому времени прохождения эхо-сигнала при первом рассмотрении под очень большим углом и на втором плече. Возможен экспорт данных в виде 3D изображения фланца.
Как уже упоминалось, можно проводить осмотр с нескольких поверхностей фланца одновременно. На следующем изображении показана многогрупповая конфигурация с 32L10-G1, расположенной вдоль поверхности конуса, и 32L5-G2 вдоль поверхности ступицы для того же положения по окружности (рис. 8). Каждый S-скан дает разную информацию о коррозии отверстия фланца, которая распространяется на поверхность фланца; это дефект 1 на чертежах.
Рисунок 8: Многогрупповая конфигурация с 32l10-g1, расположенным вдоль поверхности конуса, и 32l5-g2 вдоль поверхности втулки для того же положения по окружности
Ознакомьтесь с полной эволюцией программного обеспечения Capture здесь .
Благодаря импорту файлов 2D CAD и определению планов сканирования непосредственно на оборудовании процесс контроля фланцевых соединений в полевых условиях становится проще. Это позволяет определить наилучшие положения для датчиков вдоль различных поверхностей фланца (включая отверстие, конус или ступицу). Используя эхосигнал поверхности фланца в качестве эталона, можно точно расположить датчики вдоль фланца. Кроме того, уникальная возможность отображать наборы 3D-данных на предварительно определенных наложениях CAD улучшает визуализацию информации, тем самым повышая вероятность обнаружения. Наличие механического сканера, который может кодировать информацию с фазированной решетки и улучшать автономный анализ, является значительным преимуществом с точки зрения обнаруживаемости и может предоставить владельцам активов гарантию качества проверки.
