Ako zistiť a zmerať hrúbku steny PTFE trubice in-situ pomocou ultrazvukovej sondy?

Prvým krokom pri predpovedaní životnosti a predchádzaní neočakávaným poruchám je poznať presnú zostávajúcu hrúbku steny PTFE rúrky vo výmenníku tepla. Postupné oslabovanie v dôsledku erózie, prieniku alebo-dlhodobého vystavenia chemikáliám nemožno identifikovať vizuálnou kontrolou. Použitím správne kalibrovaného ultrazvukového hrúbkomeru a použitím jemného, ​​kontrolovaného prístupu je možné merať hrúbku steny rúrky zvonku, zatiaľ čo rúrka zostáva na mieste vo zväzku výmenníka.

Táto technika merania hrúbky steny pomocou PTFE in situ sa stala dôležitým riešením prediktívnej údržby pre vysokohodnotné chemické a tepelné zariadenia, keď je kontrola odstavenia nákladná alebo nežiaduca.

Význam merania hrúbky steny PTFE trubice in situ
PTFE rúrky sa bežne používajú pre chemicky nepriateľské výmenníky tepla vďaka svojej vynikajúcej odolnosti proti korózii. Z dlhodobého hľadiska však steny podliehajú postupnému stenčovaniu z dôvodu:

Indukovaná prietoková erózia

Lokalizovaná turbulencia v miestach kontaktu s prepážkou.

Účinky chemickej permeácie

Opotrebenie spôsobené mechanickými vibráciami

Abrázia častíc v procesných kvapalinách

Degradácia PTFE často prebieha pomaly a rovnomerne, takže skoré štádium riedenia často nie je vizuálne zrejmé z vonkajšieho pozorovania.

Presné merania in situ umožňujú:

Lokalizovaná skorá detekcia opotrebovania

Odhady zostávajúceho života

Detekcia vysoko{0}}stresových zón

Plány údržby pred poruchou

Princíp ultrazvukového merania hrúbky steny
Ultrazvukové meranie hrúbky zahŕňa prenos vysokofrekvenčného akustického impulzu do materiálu a meranie času, počas ktorého sa ozvena vráti zo vzdialenej steny.

Tento prístup bol vyvinutý pre PTFE hadičky kvôli akustickým vlastnostiam PTFE.

Požiadavka na vysokofrekvenčnú sondu
Vysokofrekvenčná ultrazvuková sonda bežne v rozsahu:

10-20 MHz

sa používa na dostatočné rozlíšenie pre tenké polymérne steny.

Na týchto frekvenciách:

Vlnová dĺžka dostatočne krátka na rozlíšenie tenkých častí PTFE

Vylepšená definícia signálu

Zlepšenie čistoty ozveny zadnej steny

Ultrazvukový impulz sa zmení na malý zvuk sonaru, ktorý sa odráža od zadnej steny skrytého polyméru a späť k sonde.

Kalibrácia rýchlosti zvuku PTFE
Presné meranie veľmi závisí od správnej kalibrácie rýchlosti zvuku v konkrétnom materiáli PTFE.

Proces kalibrácie
Kalibrácia sa zvyčajne vykonáva pomocou:

Referenčná vzorka PTFE.

Známa hrúbka z rovnakej šarže

Riadené prostredie

Zaznamenaný čas-letu- sa porovná so známou hrúbkou a zariadenie sa nakalibruje tak, aby odčítalo správnu akustickú rýchlosť pre konkrétny druh PTFE.

Bez adekvátnej kalibrácie môže dochádzať k značným nepresnostiam merania v dôsledku rozdielov v:

Hustota

Plniaca látka

História spracovania

Špecifikácie teploty

Metóda merania a použitie sondy
Príprava povrchu
Na vonkajší povrch trubice je nanesené malé množstvo ultrazvukového spojovacieho gélu pre účinný prenos zvuku.

Spojenie je dôležité, pretože vzduchové medzery spôsobujú výrazný útlm ultrazvukových vĺn.

Umiestnenie sondy
Bežne sa volí dvojprvková sonda, ktorá zahŕňa:

Samostatný vysielací kryštál.

Samostatný príjem kryštálov

Toto usporiadanie umožňuje lepšiu čistotu signálu a je obzvlášť výhodné pre tenkostenné alebo vysoko tlmiace materiály, ako je PTFE.

Sonda je jemne pritlačená na povrch trubice, aby sa zabránilo deformácii pomerne mäkkého polyméru.

Zber údajov
Na každom mieste merania sa vykoná niekoľko meraní, keď je na mieste.

Prístroj zobrazuje hrúbku steny priamo v mm pomocou kalibrovanej rýchlosti zvuku a nameraného času-{1}}letu.

Mapa hrúbky steny rúrky vo zväzku
Merania sa bežne vykonávajú na rôznych axiálnych a obvodových miestach pozdĺž každej trubice.

To umožňuje identifikovať:

Lokalizované stenčenie okolo podpory ozvučnice

Vzory opotrebovania pri náraze kvapaliny

Asymetrické erózne zóny

Body skorého zlyhania

Odčítaním mnohých meraní na rôznych miestach možno vytvoriť profil hrúbky pre každú rúrku.

Typické zdroje chýb merania
Presné meranie hrúbky steny PTFE trubice ultrazvukom na mieste je veľmi závislé od techniky a prostredia.

Problémy s kvalitou spojok
Zlá aplikácia gélu alebo zachytený vzduch môže spôsobiť:

Návrat slabého signálu

nestále čítanie

Nesprávne pochopené hodnoty hrúbky

Sonda nie je zarovnaná
Nesprávny uhol sondy môže spôsobiť:

Odraz signálu

Znížená sila ozveny

Nekonzistentné údaje 2.

Účinky stavu povrchu
Znečistenie povrchu rúr ako:

Chemické zrazeniny

Oxidačné filmy

Mechanické opotrebovanie textúry

môže ovplyvniť prenos signálu.

Vplyv teploty
Akustická rýchlosť v PTFE je mierne závislá od teploty a ak nie je korigovaná, môže ovplyvniť presnosť testu.

Výhody ultrazvukového merania{0}}na mieste
In situ ultrazvukové vyšetrenie ponúka značné prevádzkové výhody oproti deštruktívnym prístupom.

Kontrola bez penetrácie
Merania sa vykonávajú bez

Odstránenie rúrok

Vypnutie systému (určité okolnosti)

Rozobrať demontáž

Schopnosť prediktívnej údržby
Monitorovanie vzorov postupného oslabovania stien v priebehu času umožňuje:

Predpovedanie životnosti

Plánovanie plánovania údržby

Zníženie neplánovaných prestojov

Zameranie inšpekcií
Je možné identifikovať špecifické zóny s vysokým opotrebovaním, takže výmena problematických trubíc môže byť cielená, a nie zväzovať celú výmenu.

Obmedzenia techniky
Napriek výhodám však meranie hrúbky ultrazvukom má svoje vlastné obmedzenia.

Potrebná spôsobilosť operátora

Citlivé na povahu spojenia

Nižšia presnosť na ťažko zakrivených alebo neprístupných povrchoch

Môže byť potrebné aktualizovať kalibráciu pre rôzne triedy PTFE

Útlm signálu je väčší v stenách s nedokonalosťami

Na získanie platných výsledkov je preto potrebná starostlivá procesná kontrola.

Aplikácie v chemickom výmenníku tepla
Tento prístup sa často používa v:

Kyslé chladiace výmenníky tepla

Systémy regenerácie rozpúšťadiel

Spracovateľské jednotky polymér

Výmenníky tepla pre liečivá

Systémy na manipuláciu s korozívnymi chemikáliami

V týchto nastaveniach sú PTFE trubice často jedinou voľbou materiálu, preto je monitorovanie stavu životne dôležité.

Zhrnutie
In{0}}in situ ultrazvukové monitorovanie hrúbky steny je jedným z najrobustnejších nástrojov prediktívnej údržby pre PTFE výmenníky tepla. Hrúbku steny je možné merať priamo cez vonkajšiu stranu trubice bez rozoberania zariadenia alebo prerušovania prevádzky pomocou kalibrovanej vysokofrekvenčnej ultrazvukovej sondy-.

Pri aplikácii na ultrazvukovú PTFE trubicu na meranie hrúbky steny in situ tento prístup zmení nedetegovateľný degradačný proces na merateľnú a sledovateľnú metriku. Erózia a rednutie sú postupné procesy a vyvíjajú sa do pozorovateľných vzorov a nie neočakávaných porúch.

Ultrazvukové hodnotenie hrúbky poskytuje najcennejšiu diagnostiku, pretože vám môže poskytnúť pohľad na veci, ktoré prídu, a ukáže vám, koľko ochrannej bariéry vám zostáva, kým budete musieť konať.