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Teilautomatisiertes Gefügezerrüttungsmeßverfah ren
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Die Erfindung betrifft ein teilautomatisiertes Gefügezerrüttungsmeßverfahren
zur Oberwachung von austenitischen erdstoffen, insbesondere von austenitischen Rohren,
die in vertikaler Lage in Pyrolyse- oder Reformeröfen eingebaut und in. Rahmen der
vorbeugenden Instandhaltung auf ihre weitere Verwendungsfähigkeit zu untersuchen
sind.
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Diese Rohre erfahren im Betriebszustand eine örtliche Gefügeveränderung,
die durch Oxidation, Auficohlung, Aufstickung und Schwefelung verursacht wird und
je nach Betriebsbelastung und Einsatzbedingungen zum Frühausfall der Rohre infolge
komplexer Gefügezerrüttung führt. Die oplexe Schädigung des Werkstoffes beginnt
an der Rohrinnenseite und setzt sich über den Querschnitt fort bis ein kritischer
Werkstoffzustand überschritten wird und in der Folge Risse entstehen. Verlagert
wird diese Erscneinung durch das Auftreten von Zeitstandsrissen, die von der Rohraußenseite
beginnend, der komplexen Schädigung durch Gefügezerrüttung entgegenwachsen.
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Gegenwärtig sind nur wenige Prüfverfahren bekannt, die sich zur Oberwachung
austenitischer Rohre, die in Pyrolyse- oder Reformeröfen eingebaut sind, eignen.
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Diese bekannten Prüfverfahren erlauben in der Regel nur eine punktförmige
bzw. örtlich stark begrenzte Aussage über Risse, die im Werkstoff vorhanden sind.
Sie lassen auch kaum eine Aussage über die Ursache vorhandener Risse zu.
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So lassen sich mittels Penetrierverfahren nur Oberflächenrisse an
der Rohraußenwand einwandfrei nachweisen und lokalisieren. Röntgen- und Gammadefektoskopie
lassen nur Aussagen über makroskopische Fehler, die quer zur Durchstrahlungsrichtung
liegen, zu. Ultraschalldefektoskopie kann wegen des Oberflächenzustandes der vorgenannten
Rohre, die sich im Betriebszustand befanden, derzeit nicht angewandt werden.
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Ober punktförmige Aufkohlungsessungen sind zwar indirekte Aussagen
über Gefügeveränderungen möglich, komplexe Gefügeveränderungen lassen sich jedoch
derzeit nicht direkt erfassen.
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Eine Kombination von Penetrierverfahren, Gammadefektoskopie und Aufkohlungsmessung
ist sehr zeit- und materialaufwendig. Die so geprüften Stellen lassen sich nach
der Auswertung nur schwer lokalisieren, bzw. sind nur mit hohem meßtechnischem Aufwand
zu identifizieren. Die Ursache dafür liegt in den unterschiedlichen physikalischen
Grundlagen der einzelnen Prüfverfahren.
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Eine Aussage über Tiefe und Umfang vorhandener komplexer Gefügezerrüttungen
ist nicht möglich. Dieser Zustand ist unbefriedigend, denn er bedingt längere Stillstandszeiten
zum Zwecke der Oberprüfung der Rohre, verursacht einen hohen manuellen, apparativen,
prüftechnischen Instandhaltungsaufwand,
wie er z. B. in der OS 2
741 016 beschrieben ist, und läßt keine sichere Aussage über die Tiefe vorhandener
Gefügezerrüttungen zu, so daß in Zweifelsfällen zerstörende werkstofftechnische
Untersuchungen notwendig sind.
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Ziel der Erfindung ist es, die vorhandenen Mängel zu beseitigen und
unter Vermeidung 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 Schäden sichtbar wird.
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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 eßgang mehrere Informationen
über den Zustand des WerkstoffesJ insbesondere über Ort, Zeit, Größe und Ausmaß
von Werkstoffveränderungen von -austenitischen Rohren zu gewinnen, zu erfassen und
eine fundierte Aussage über die noch zu erwartende Lebensdauer zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem zwei spezielle Meßwertaufnehmer
(Tastsonden) nebeneinander bzw.
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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.
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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 Auflcohlungen, 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.
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mit der zweiten Tastsonde, die an ein handelsübliches nach dem Wirbelstromprinzip
arbeitendes Rißprüfgerät angeschlossen ist, werden vorhandene Risse nachgewiesen,
in de die von eine hochfrequenten Wechselstrom durchflossene Spule berührend über
das zu prüfende austenitische Rohr geführt wird.
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Ist ein Riß vorhanden, dann ändert sich das erzeugte Wirbelstromfeld
und beeinflußt rückwirkend die Spulenimpedanz. Die Größe dieser Impedanzänderung
ist ein Maß für die Rißtiefe.
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Die gewonnenen Meßwerte von beiden Geräten werden über einen Verstärker
einen: externen Schreiber zugeführt und beide überlagert aufgezeichnet. Die während
des Abfahrens des Meßbereiches aufgezeichneten Diagramme ermöglichen eine sehr schnelle
und ausreichend genaue Lokalisierung gefundener Schäden, da ihre Länge mit der Meßstrecke
synchron läuft. Deshalb wird bevorzugt zuerst die Meßstrecke vertikal abgefahren
und nur dort, wo sich Gefügezerrüttungsherde oder Risse zeigen, durch horizontales
und vertikales Abfahren näher untersucht. Weiterhin werden die erhaltenen Diagramme
mit einer Nullmessung verglichen, die man vorher
von einem noch
nicht benutzten austenitischen Rohr gleicher Art gewonnen hat bzw. gegebenenfalls
mit Diagrammen früherer Messungen korrelieren.
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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.
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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.
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Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Beispieles und anhand
einer Zeichnung, Fig. 1, näher erläutert werden.
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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 rit Antriebsmotor 4 halbkreisförmig um das Rohr fernbedient
bewegbar ist. Am Schlitten 4 wurden 2 Meßwertaufnehmer (Tastsonden) 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 iur Permeabilitätamessung
und zur Rißprüfung bestand und an die ein Schreiber 8 angeschlossen wurde.
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Als Meßgerät zur Permeabilitätamessung wurde ein handelsübliches Permeabilitä
tsmeßgerät benutzt, dessen Meßgenauigkeit
ausreicht, um die in
der Praxis vorkommenden Fermeabilitätsänoerungen zu erfassen.
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Als Oberflächenrißprüfgerät diente ein Wirbelstromrißtiefenmeßgerät
des VEB Maaß-DDR. Beide Geräte wurden mit einsm für den Prüfzweck verlängerten Prüf
kabel über einen Verstärker 10 mit den Tastsonden 5, 6 verbunden. Durch den Verstärker
10 wurden Meßwertverluste> die infolge der Kabelverlängerung auftreten, kompensiert.
Als Schreiber kam ein Schnellschreiber TSS 101 des VEB Meßgerätewerk Zwönitz zur
Anwendung.
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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. Dabei wurde die gewählte Meßstrecke zuerst vertikal von
unten nach oben abgefahren.
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Die beiden eingeschalteten Meßwertaufnehmer signalisierten den Zustand
des Werkstoffes über den Verstärker 10 und die Prüfkabel 9 an die Geräte der Prüfeinheit
7, wo er angezeigt und an den Schreiber 8 weitergegeben wurde, der mit seinen Schreibfedern
Diagramme aufzeichnete, die sich überlagern.
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Bei der Auswertung der Diagramme1 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 eine maßstabgerechte Obertragung des
Aufzeichnungastreifens auf
das Rohr leicht bestimmen. Es zeigte
sich, daß sich die Gefügezerrüttungszonen dort befanden, wo die Brenner unmittelbar
auf das Rohr gerichtet sind.
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Diese Zonen wurden durch Längs- und Querbewegung der Sonden genauer
untersucht. Dabei zeigten sich im Vergleich mit der Nullmessung 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 ouartal halten wird, wenn es nur kurzfristig zu abnormalen Temperaturschwankungen
kommt und somit aber ein sofortiges Auswechseln trotz der beginnenden Rißbildung
noch nicht notwendig ist.
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Aufstellung der Bezugszeichen 1 Rohrabschnitt 2 Gerät 3 Antriebsmotor
4 Schlitten mit Antriebsmotor 5 Meßwertaufnehmer (Tastsonde) 6 Meßwertaufnehmer
(Tastsonde) 7 Prüfeinheit 8 Schreiber 9 Prüfkabel 10 Verstärker 11 Fernbedienungseinheit
12 Fernbedienungskabel
L e e r s e i t e