DD160599A3

DD160599A3 - Teilautomatisiertes gefuegezerruettungsmessverfahren

Info

Publication number: DD160599A3
Application number: DD22547780A
Authority: DD
Inventors: Peter Rubrecht
Original assignee: Otto Grotewohl Boehlen Boehlen
Priority date: 1980-11-26
Filing date: 1980-11-26
Publication date: 1983-11-16
Also published as: AT387658B; NL8104962A; BG36312A1; CS248264B1; DE3139240A1; ATA424081A; HU189542B

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.

Description

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Teilautomatisiertes Gefügezerrüttungsmeßverfahren

Anwendungsgebiet der Erfindung

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.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

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.

Gegenwärtig sind nur wenige Prüfverfahren bekannt, die sich zur Überwachung 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 Toriianden sind. Sie lassen auch kaum eine Aussage über die Ursache vorhandener Risse zu.

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.

Über punktförmige Aufkohlungsmessungen sind zv,^!ar indirekte Aussagen über Gefügeveränderungen möglich, komplexe GefügeVeränderungen lassen sich jedoch derzeit nicht direkt erfassen.

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.

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.

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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.

Darlegung des Wesens der Erfindung

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.

Her lana Ie der Erfindung

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»

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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.

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.

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.

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 hat

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bzw. gegebenenfalls mit Diagrammen-früherer Messun-. gen. köreliieren·

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.

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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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung aoll nachstehend anhand eines Beispieles und anhand einer Skizze Fig· 1 näher erläutert werden.

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*

Als Meßgerät sur Permeabilitätsinessung wurde ein handelsübliches Permeabilitätsiaeßgerät benutzt, dessen Meßgenauigkeit ausreicht, um die in der Praxis vorkommenden Permeabilitätsänderungen zu erfassen.

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.

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

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wurde die gewählte Meßstrecke zuerst vertikal von unten nach oben abgefahren.

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*

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.

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.

Claims

Erf in dungsan spruch

Punkt 1

Teilautomatisiertes Gefügezerrüttungsmeßverfahren zur Überwachung austenitischer Werkstoffe, insbesondere Rohre, die in Pyrolyse- oder Reformeröfen eingebaut sind, mittels Permeabilitäts- und Rißprüfungsmessung gekennzeichnet dadurch, daß die nebeneinander auf einem Gerät (2) befestigten Meßwertaufnehmer (5; 6) gleichzeitig mit Hilfe einer Pernbedienungseinheit (11), von diesem Gerät von einem Standpunkt aus entlang einer festgelegten Meßstrecke in vertikaler und/ oder horizontaler Richtung bewegt und die aufgenommenen Meßwerte über einen Verstärker (10) sowie über eine Prüfeinheit (7) auf einen Schreiber (8) gegeben "werden, der sie überlagert registriert, und daß Ort, Art, Größe und Ausmaß von Werkstoffänderungen durch die Diagramme an sich aufgezeigt bzw. im Vergleich mit einer vorbereiteten Uullmessung und soweit möglich auch mit einer früheren Messung ermittelt werden*

Punkt 2

Verfahren gemäß Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß die Meßsonden auf der Meßstrecke zuerst in vertikaler Richtung und danach nur an den Stellen, an denen in den Diagrammen' Werkst offVeränderungen sichtbar werden, sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung verfahren werden.

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