DD160599A3 - PART-AUTOMATED FUEL CLEANING MEASUREMENT METHOD - Google Patents
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Abstract
Dieses Verfahren ermoeglicht es, austenitische Rohre, die in Pyrolyse-oder Reformeroefen eingebaut sind, zu untersuchen und daraus Rueckschluesse auf ihre weitere Verwendungsfaehigkeit zu ziehen. Mit Hilfe zweier Messsonden, die nebeneinander angeordnet sind und mittels eines Geraetes am,bzw. teilweise um das Rohr bewegt werden koennen, werden Gefuegeveraenderungen und Rissbildungen lokalisiert erfasst und aufgezeichnet. Im Vergleich mit einer Nullmessung und/oder einer frueheren Aufzeichnung kann das Ausmass der Schaedigungen erkannt und beurteilt werden.This method makes it possible to investigate austenitic pipes installed in pyrolysis or reformer furnaces and to draw conclusions about their further usability. With the help of two probes, which are arranged side by side and by means of a device on, resp. can be moved partially around the tube, structural changes and cracks are recorded and recorded localized. In comparison with a zero measurement and / or an earlier recording, the extent of damage can be recognized and assessed.
Description
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Teilautomatisiertes GefügezerrüttungsmeßverfahrenPartially automated microstructure divergence measurement method
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein teilautomatisiertes GefIigezerrüttungsmeßverfahren zur Überwachung von austenitischen Werkstoffen, insbesondere von austenitischen Rohren, die in vertikaler Lage in Pyrolyseoder Reformeröfen eingebaut und im Rahmen der vorbeugenden Instandhaltung auf ihre weitere Verwendungsfähigkeit zu untersuchen sind.The invention relates to a semi-automated Gefiigezerrüttungsmeßverfahren for monitoring austenitic materials, in particular of austenitic pipes to be installed in a vertical position in pyrolysis or reformer ovens and examined in the context of preventive maintenance on their further usefulness.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Diese Rohre erfahren is Betriebszustand eine örtliche Gefügeveränderung, die durch Oxidation, Aufkohlung, Aufstickung und Schwefelung verursacht ^sird und je nach Betriebsbeiastung und Einsatz bedingungen zum F'rühausfall der Rohre infolge komplexer Gefügezerrüttung führt. Die komplexe Schädigung des Werkstoffes beginnt an der Rohrinnenseite und setzt sich über den Querschnitt fort bis ein kritischer Werkstoifzustand überschritten wird und in der Folge Risse entstehen. Überlagert wird diese Erscheinung durch das Auftreten von Zeitstandsrissen, die von der Rohraußenseite beginnend, der komplexen Schädigung durch Gefügezerrüttung entgegenwachsen.These pipes undergo a local structural change caused by oxidation, carburizing, nitriding and sulphurisation and, depending on the operating conditions and conditions of use, cause the pipes to fail due to complex structural breakdown. The complex damage to the material begins at the inside of the pipe and continues over the cross section until a critical material condition is exceeded and, as a result, cracks occur. This phenomenon is superimposed by the occurrence of time rupture cracks, which start from the outside of the pipe and grow up against the complex damage caused by structural breakdown.
Gegenwärtig sind nur wenige Prüfverfahren bekannt, die sich zur Überwachung austenitischer Rohre, die in Pyrolyse- oder Reformeröfen eingebaut sind, eignen.At present, only a few test methods are known which are suitable for monitoring austenitic pipes installed in pyrolysis or reforming furnaces.
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Diese bekannten Prüfverfahren erlauben in der Regel nur eine punktförmige bzw. örtlich stark begrenzte Aussage über Risse, die im Werkstoff Toriianden sind. Sie lassen auch kaum eine Aussage über die Ursache vorhandener Risse zu.These known test methods usually allow only a punctiform or highly localized statement of cracks that Torhianden in the material. They also hardly allow a statement about the cause of existing cracks.
So lassen sich mittels Penetrierverfahren nur Oberflächenrisse an der Rohrau£eny/and einwandfrei nachweisen und lokalisieren. Röntgen- und Gammadefektoskopie lassen nur Aussagen über makroskopische Fehler, die quer zur Durchstrahlungsrichtung liegen, zu. Ultraschalldefektoskopie kann wegen des Oberfläehenzustandes der vorgenannten Rohre, die sich im Betriebszustand befanden, derzeit nicht angewandt werden.Thus, only surface cracks on the tubing and / or and can be perfectly detected and localized by means of penetrating methods. X-ray and gamma-defectoscopy only allow statements about macroscopic errors that are transverse to the transmission direction. Ultrasonic defectoscopy can not currently be applied because of the surface condition of the aforementioned tubes which were in the operating state.
Über punktförmige Aufkohlungsmessungen sind zv,!ar indirekte Aussagen über Gefügeveränderungen möglich, komplexe GefügeVeränderungen lassen sich jedoch derzeit nicht direkt erfassen.About punctiform carburization measurements are zv ,! Indirect statements about microstructural changes are possible, but complex microstructural changes can not currently be recorded directly.
Eine Kombination von Penetrierverfahren, Gammadefektoskopie und Aufkohlungsmessung ist sehr zeit- und materialauf^endig. Die so geprüften Stellen lassen sich nach der Auswertung nur schwer lokalisieren, bz^. sind nur mit hohem meßtechnischem Aufwand zu identifizieren. Die Ursache dafür liegt in den unterschiedlichen physikalischen Grundlagen der einzelnen Prüfverfahren.A combination of penetration, gamma-defectoscopy, and carburization measurement is very time consuming and material-intensive. The examined sites are difficult to locate after evaluation, bz ^. can only be identified with high measuring effort. The reason for this lies in the different physical bases of the individual test methods.
Sine Aussage über Tiefe und Umfang vorhandener komplexer GefügeZerrüttungen· ist nicht möglich. Dieser Zustand ist unbefriedigend, denn er bedingt längere Stillstandszeiten zum Zwecke der Überprüfung der Rohre, verursacht einen hohen manuellen, apparativen, prüftechnischen Instandhaltungsaufwand und läßt keine sichere Aussage über die Tiefe vorhandener Gefügezerrüttungen zu, so daß in Zweifelsfallen zerstörende werkstofftechnische Untersuchungen notwendig sind.Sine statement about the depth and extent of existing complex structure breakdowns · is not possible. This condition is unsatisfactory, because it requires longer downtime for the purpose of checking the pipes, causes a high manual, apparatus-related maintenance costs and can not give any reliable statement about the depth of existing structural dislocations, so that in case of doubt destructive material studies are necessary.
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Ziel der Erfindung ist es,-die vorhandenen Mangel zu beseitigen und unter Vermeidung sonst notwendiger zerstörender werkstofftechnischer Untersuchungen mit relativ geringem Zeit- und apparativen Aufwand eine lokalisierbare Aussage über Art, Größe und Ausmaß von Schädigungen austenitischer Rohre, die in Pyrolyse- oder Reformeröfen eingebaut sind, in einem Inspektionszyklus zu gewinnen, zu erfassen und zu dokumentieren, so daß bei einem Vergleich mit später durchgeführten Inspektionen ein Fortschreiten des Umfanges von Schädigungen bzw. das Auftreten neuer Schaden sichtbar wird.The aim of the invention is to eliminate the existing deficiency and, while avoiding otherwise necessary destructive materials engineering investigations with relatively little time and equipment, a localized statement about the nature, size and extent of damage austenitic pipes that are installed in pyrolysis or reformer ovens to acquire, record and document in an inspection cycle so that a progression in the extent of damage or the occurrence of new damage becomes visible when compared with later inspections.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein teilautomatisiertes Gefügezerrüttungsmeßverfahren zu schaffen, das es gestattet, vor Ort, entlang einer festgelegten Meßstrecke sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung, praktisch über eine definierte Meßfläche, in einem Meßgang mehrere Informationen über den Zustand des Werkstoffes, insbesondere über Ort, Zeit, Größe und Ausmaß von Werkst off Veränderungen von austenitischen Rohren zu gewinnen, zu erfassen und eine fundierte Aussage über die noch zu erwartende Lebensdauer zu ermöglichen.The invention has for its object to provide a semi-automated Gefügezerrüttungsmeßverfahren that allows, locally, along a fixed test section both in the vertical and in the horizontal direction, practically over a defined measuring surface, in a Meßgang more information about the state of the material, In particular, the location, time, size and extent of workpiece off changes from austenitic tubes to capture and capture and to provide a sound statement on the expected life.
Her lana Ie der ErfindungHer lana Ie the invention
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem zwei spezielle Meßwertaufnehmer (Tastsonden) nebeneinander bzw. übereinander auf einem Gerät befestigt werden, das sich in bekannter Weise mittels Fernsteuerung an einem zu prüfenden austenitischen Rohr, über einen gewählten Meßbereich, in vertikaler und horizontaler Richtung bewegen läßt»According to the invention the object is achieved by two special transducers (probe probes) are mounted side by side or one above the other on a device that can be moved in a known manner by remote control on an austenitic tube to be tested, over a selected range, in the vertical and horizontal directions »
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Mittels einer der Tastsonden,, die an ein handelsübliches Permeabilitätsmeßgerät angeschlossen ist und dementsprechende Messungen ermöglicht, werden komplexe Gefügeveränderungen, die ihre Ursache in Äufkohlungen, Oxidationen und/oder Schwefeleinlagerungen haben, erfaßt, indem sich ein durch,einen Dauermagneten ausgelöstes Magnetfeld in seiner Form verändert, wenn sich die paramagnetischen Eigenschaften des austenitischen Werkstoffes durch die vorgenannten Einflüsse verändert haben.By means of one of the probe probes, which is connected to a commercial Permeabilitätsmeßgerät and allows corresponding measurements, complex structural changes that have their cause in Äufkohlungen, oxidations and / or sulfur deposits detected by a changed by, a permanent magnet magnetic field changes in shape if the paramagnetic properties of the austenitic material have changed due to the aforementioned influences.
Mit der zweiten Tastsonde, die an ein handelsübliches nach dem Wirbelstromprinzip arbeitendes Rißprüfgerät angeschlossen ist, werden vorhandene Risse nachgewiesen, in dem die von einem hochfrequenten Wechselstrom durch tlossene Spule berührend über das zu prüfende austenitische Rohr geführt wird.With the second probe, which is connected to a commercially available according to the eddy current principle crack tester, existing cracks are detected, in which the high-frequency alternating current through a tcated coil is guided by touching the austenitic tube to be tested.
Ist ein Riß vorhanden, dann ändert sich das erzeugte Wirbelstromfeld und beeinflußt rückwirkend die Spuleniiapedanz, Die Größe dieser Impedanzänderung ist ein Maß. für die Rißtiefe.If there is a crack, the generated eddy current field changes and retroactively affects the coil impedance. The magnitude of this impedance change is a measure. for the depth of the crack.
Die gewonnenen Meßwerte von beiden Geräten werden über einen Verstärker einem externen Schreiber zugeführt und beide überlagert aufgezeichnet. Die während des Abfahrens des Meßbereiches aufgezeichneten Diagramme ermöglichen eine sehr schnelle und ausreichend genaue Lokalisierung gefundener Schaden, da ihre Länge mit der Meßstrecke synchron läuft. Deshalb wird bevorzugt zuerst die Meßstrecke vertikal abgefahren und nur dort, wo sich Gefügezerrättungsherde oder Risse zeigen, durch horizontales und vertikales Abfahren näher untersucht. Weiterhin werden die erhaltenen Diagramme mit einer Uullmessung verglichen, die man vorher von einem noch nicht benutzten austenitischen Rohr gleicher Art gewonnen hatThe measured values obtained from both devices are fed via an amplifier to an external recorder and both are recorded superimposed. The recorded during the running of the measuring range diagrams allow a very fast and sufficiently accurate localization of damage found, since their length runs synchronously with the measuring path. For this reason, it is preferable to first scan the measuring section vertically and to examine it more closely by horizontal and vertical traversing only where there are microstructure ridges or cracks. Furthermore, the obtained diagrams are compared with a zero measurement obtained in advance from an unused austenitic tube of the same type
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bzw. gegebenenfalls mit Diagrammen-früherer Messun-. gen. köreliieren·or optionally with diagrams of earlier measurements. corporalize ·
Diese Gegenüberstellungen ermöglichen dem Fachmann eine sofortige Erkenntnis über das Ausmaß von Gefügezerrüttungen und Rißbildungen und gestatten eine ausreichend genaue Aussage über die abzuschätzende Lebensdauer unter normalen Bedingungen bzw», über die Notwendigkeit eines sofortigen Auswechselns.These comparisons allow one skilled in the art to readily appreciate the extent of structural dislocations and cracking, and to provide a sufficiently accurate statement of the life expectancy under normal conditions, or the need for immediate replacement.
Aus ihnen ergeben sich aber auch rückschließend Informationen für den Betreiber der Anlage in Bezug auf das Fahrregime, die Brennereinstellung und auf die Planung von Instandhaltungsmaßnahmen. Eine bessere Ausnutzung der Lebensdauerreserven der Rohre ist möglich.However, they also provide information for the operator of the plant with regard to the driving regime, the burner setting and the planning of maintenance measures. Better utilization of the service life reserves of the pipes is possible.
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Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung aoll nachstehend anhand eines Beispieles und anhand einer Skizze Fig· 1 näher erläutert werden.The invention will be explained below with reference to an example and with reference to a sketch Fig. 1.
An einem zu prüfenden Rohrabschnitt 1 wurde ein Gerät 2 angebracht, das durch einen Antriebsmotor 3 längs einer Meßstrecke und mittels eines am Gerät angeordneten Schlittens mit Antriebsmotor 4 halbkreisförmig um das Rohr fernbedient bewegbar ist« Am Schlitten 4 wurden 2 Meßwertäufnehmer (fastsonden) 5, 6 befestigt. Außerhalb des Ofens, in dem sich die zu prüfenden Rohre befinden, wurde eine ambulante Prüfeinheit 7 aufgebaut, die aus 2 handelsüblichen Universalmeßgeräten zur Permeabilitätsmessung und zur Rißprüfung bestand und an die ein Schreiber 8 angeschlossen wurde*On a pipe section to be tested 1, a device 2 was mounted, which is remotely movable by a drive motor 3 along a measuring path and by means of a device arranged on the carriage with drive motor 4 semicircular around the pipe. "On slide 4 were 2 Meßwertäufnehmer (Fastsonden) 5, 6 attached. Outside the furnace in which the tubes to be tested are located, an ambulatory test unit 7 was constructed, consisting of 2 commercially available universal measuring devices for permeability measurement and crack detection, to which a recorder 8 was connected *
Als Meßgerät sur Permeabilitätsinessung wurde ein handelsübliches Permeabilitätsiaeßgerät benutzt, dessen Meßgenauigkeit ausreicht, um die in der Praxis vorkommenden Permeabilitätsänderungen zu erfassen.As a measuring device for permeability measurement, a commercial permeability meter was used whose measurement accuracy was sufficient to detect the changes in permeability occurring in practice.
Als Oberflächenrißprüfgerät diente ein ITR-1 des VSB Maaß-DDR. Beide Geräte wurden mit einem für den Prüfzweck verlängerten Prüfkabel über einen Verstärker 10 mit den lastsonden 5, β verbunden. Durch den Verstärker 10 wurden Meßwertverluste, die infolge der Kabelverlängerung auftreten, kompensiert. Als Schreiber kam ein Schnellschreiber TSS 101 des VS3 Meßgerätewerk Zwönitz zur Anwendung.The surface crack tester used was an ITR-1 of the VSB Maaß-DDR. Both devices were connected to the load probes 5, β with an extended test cable for the purpose of testing via an amplifier 10. By the amplifier 10 Meßwertverluste that occur as a result of cable extension, compensated. As a recorder, a TSS 101 high-speed recorder from the VS3 Meßgerätewerk Zwönitz was used.
Das Gerät 2 und der Schlitten 4 wurden von einem markierten Punkt aus mittels Fernbedienung über ein Fernbedienungskabel 12 in Bewegung gesetzt. Die zurückgelegte Wegstrecke der Tastsonden stand dabei im direkten Verhältnis mit dem Vorschub des Schreibers. DabeiThe device 2 and the carriage 4 were set from a marked point by means of remote control via a remote control cable 12 in motion. The distance covered by the probes was in direct proportion to the feed of the recorder. there
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wurde die gewählte Meßstrecke zuerst vertikal von unten nach oben abgefahren.the selected test section was first traveled vertically from bottom to top.
Die beiden eingeschalteten Meßwertaufnehmer signalisierten den Zustand des Werkstffes über den Verstärker 10 und die Prüfkabel 9 an die Geräte der Prüfeinheit 7, wo·.· sie angezeigt sind und an den Schreiber 8 weitergegeben wurden, der mit seinen 2 Schreibfedern 2 Diagramme aufzeichnete, die sich überlagern*The two switched-on transducers signaled the status of the workpiece via the amplifier 10 and the test leads 9 to the test unit 7, where they are indicated and passed on to the recorder 8, which recorded diagrams with its 2 nibs 2 which are overlay *
Die Auswertung der Diagramme, insbesondere durch Vergleich mit einer Nullmessung, die von einem unbenutzten Rohr gewonnen wurde, war zu erkennen, daß an bestimmten Stellen starke Gefügezerrüttungen jedoch keine Risse ausgewiesen wurden, Die Lage der Stellen ließ sich durch Übertragung von AufZeichnungsstreifen auf das Rohr leicht bestimmen. Es zeigte sich, daß sich die Gefügezerrüttungszonen dort befanden, wo die Brenner unmittelbar auf das Rohr gerichtet sind.The evaluation of the diagrams, in particular by comparison with a zero measurement, which was obtained from an unused pipe, it was to be recognized that at certain points strong structure dislocations, however, no cracks were designated, The location of the sites was easy by transferring Aufstringsstreifen on the tube determine. It was found that the structure breakdown zones were located where the burners are directed directly at the pipe.
Diese Zonen wurden durch Längs- und Querbewegung der Sonden genauer untersucht. Dabei zeigten sich im Vergleich mit der ITullmessung und mit einer früheren Messung fortgeschrittene Anfänge von Rißbildungen, die erkennen ließen, daß unter Berücksichtigung der Belastung durch Laufdauer und Durchsatz dieses Rohr noch mindestens ein Quartal halten wird, wenn es nichtkurzfristig zu abnormalen Temperaturschwankungen kommt und ein sofortiges Auswechseln trotz beginnender Rißbildung noch nicht notwendig ist.These zones were examined more closely by longitudinal and transverse movement of the probes. In comparison with the ITull measurement and with an earlier measurement, there were advanced beginnings of cracking, which showed that taking into account the duration and throughput load, this pipe will last for at least a quarter, unless there are short-term abnormal temperature fluctuations and an immediate one Replacement is not necessary despite incipient cracking.
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