Jak wykryć i zmierzyć grubość ścianki rurki PTFE-na miejscu za pomocą sondy ultradźwiękowej?

Pierwszym krokiem w prognozowaniu żywotności i uniknięciu nieoczekiwanych awarii jest dokładne poznanie pozostałej grubości ścianki rurki PTFE w wymienniku ciepła. Stopniowego osłabienia spowodowanego erozją, penetracją lub-długotrwałą ekspozycją na substancje chemiczne nie można wykryć na podstawie oględzin. Stosując odpowiednio skalibrowany grubościomierz ultradźwiękowy i stosując delikatne, kontrolowane podejście, grubość ścianki rury można zmierzyć od zewnątrz, podczas gdy rura pozostaje na miejscu w wiązce wymiennika.

Ta technika ultradźwiękowego pomiaru grubości ścianki in situ z rurką PTFE stała się ważnym rozwiązaniem w zakresie konserwacji predykcyjnej wysokiej jakości sprzętu chemicznego i termicznego, gdy kontrola wyłączenia jest kosztowna lub niepożądana.

Znaczenie pomiaru in situ grubości ścianki rurki PTFE
Rury PTFE są powszechnie stosowane w chemicznie wrogich wymiennikach ciepła ze względu na ich doskonałą odporność na korozję. Jednak w dłuższej perspektywie ściany ulegają stopniowemu przerzedzaniu ze względu na:

Indukowana erozja przepływowa

Lokalne turbulencje w punktach styku z przegrodą.

Skutki przenikania chemicznego

Zużycie spowodowane wibracjami mechanicznymi

Ścieranie cząstek w płynach procesowych

Degradacja PTFE często zachodzi powoli i równomiernie, tak że wczesne stadium rozcieńczania często nie jest widoczne wizualnie na podstawie obserwacji zewnętrznej.

Dokładne pomiary-na miejscu umożliwiają:

Zlokalizowane wczesne wykrywanie zużycia

Pozostałe szacunki dotyczące życia

Wykrywanie-stref wysokiego stresu

Plany konserwacji przed awarią

Zasada ultradźwiękowego pomiaru grubości ścianki
Ultradźwiękowy pomiar grubości polega na przesłaniu impulsu akustycznego o wysokiej częstotliwości do materiału i zmierzeniu czasu, po jakim echo powróci od dalszej ściany.

Podejście to zostało opracowane dla rurek PTFE ze względu na właściwości akustyczne PTFE.

Wymagania dotyczące sondy wysokiej częstotliwości
Sonda ultradźwiękowa o wysokiej częstotliwości, zwykle w zakresie:

10-20 MHz

jest stosowany w celu uzyskania wystarczającej rozdzielczości w przypadku cienkich ścian polimerowych.

Na tych częstotliwościach:

Długość fali wystarczająco krótka, aby rozdzielić cienkie fragmenty PTFE

Poprawiona definicja sygnału

Zwiększona klarowność echa tylnej ściany

Impuls ultradźwiękowy staje się niewielkim impulsem sonaru, odbijającym się od tylnej ściany ukrytego polimeru i powracającym do sondy.

Kalibracja prędkości dźwięku PTFE
Dokładny pomiar w dużym stopniu zależy od właściwej kalibracji prędkości dźwięku w konkretnym materiale PTFE.

Proces kalibracji
Kalibrację zwykle przeprowadza się za pomocą:

Próbka referencyjna PTFE.

Znana grubość z tej samej partii produkcyjnej

Zarządzane środowisko

Zarejestrowany czas-przelotu- porównuje się ze znaną grubością, a sprzęt kalibruje się w celu odczytania prędkości akustycznej właściwej dla danego gatunku PTFE.

Bez odpowiedniej kalibracji mogą wystąpić znaczne niedokładności pomiarów wynikające z różnic w:

Gęstość

Substancja wypełniająca

Historia przetwarzania

Specyfikacje temperaturowe

Metoda pomiaru i zastosowanie sondy
Przygotowanie powierzchni
Niewielką ilość ultradźwiękowego żelu sprzęgającego nakłada się na zewnętrzną powierzchnię rurki, aby zapewnić skuteczną transmisję dźwięku.

Sprzężenie jest ważne, ponieważ szczeliny powietrzne powodują znaczne tłumienie fal ultradźwiękowych.

Umieszczenie sondy
Powszechnie wybierana jest sonda dwuelementowa-, która obejmuje:

Oddzielny kryształ transmitujący.

Oddzielny odbiór kryształów

Takie ustawienie pozwala na lepszą klarowność sygnału i jest szczególnie korzystne w przypadku materiałów cienkościennych lub materiałów o dużym tłumieniu, takich jak PTFE.

Sonda jest delikatnie dociskana do powierzchni rurki, aby uniknąć odkształcenia dość miękkiego polimeru.

Zbieranie danych
W każdym miejscu pomiaru dokonuje się kilku odczytów, jeśli jest on na swoim miejscu.

Przyrząd pokazuje grubość ściany bezpośrednio w mm, wykorzystując skalibrowaną prędkość dźwięku i zmierzony czas--lotu.

Mapa grubości ścianki rury w pakiecie
Pomiary są rutynowo wykonywane w różnych miejscach osiowych i obwodowych wzdłuż każdej rury.

Dzięki temu możliwe jest zidentyfikowanie:

Miejscowe przerzedzenie wokół wspornika przegrody

Wzory zużycia spowodowane uderzeniami płynów

Asymetryczne strefy erozji

Wczesne punkty awarii

Dokonując wielu odczytów w różnych miejscach, można wygenerować profil grubości dla każdej rury.

Typowe źródła błędu pomiaru
Dokładny ultradźwiękowy pomiar grubości ścianki rurki PTFE na miejscu jest w dużym stopniu zależny od techniki i środowiska.

Problemy z jakością sprzęgła
Niewłaściwa aplikacja żelu lub uwięzione powietrze może powodować:

Słaby powrót sygnału

błędne czytanie

Wartości grubości zostały źle zrozumiane

Sonda nie jest wyrównana
Nieprawidłowy kąt sondy może powodować:

Odbicie sygnału

Zmniejszona siła echa

Niespójne dane 2.

Wpływ stanu powierzchni
Zanieczyszczenie powierzchni rury, takie jak:

Wytrącenia chemiczne

Filmy utleniania

Mechaniczne zużycie tekstury

może mieć wpływ na transmisję sygnału.

Skutki temperaturowe
Prędkość akustyczna w PTFE zależy w niewielkim stopniu od temperatury i jeśli nie zostanie skorygowana, może mieć wpływ na dokładność testu.

Zalety pomiarów ultradźwiękowych-na miejscu
Badanie ultradźwiękowe in situ zapewnia znaczne korzyści operacyjne w porównaniu z podejściami destrukcyjnymi.

Kontrola bez penetracji
Pomiarów dokonuje się bez

Usunięcie rurek

Zamknięcie systemu (w pewnych okolicznościach)

Rozłączyć demontaż

Możliwość konserwacji predykcyjnej
Monitorowanie wzorców stopniowego osłabiania ścian w czasie pozwala na:

Przewidywanie żywotności

Planowanie harmonogramu konserwacji

Skrócenie nieplanowanych przestojów

Ukierunkowanie inspekcji
Możliwe jest zidentyfikowanie konkretnych stref wysokiego zużycia, dzięki czemu można ukierunkować wymianę problematycznych rur, zamiast łączyć całą wymianę w wiązkę.

Ograniczenia techniki
Jednak pomimo zalet ultradźwiękowego pomiaru grubości istnieją nieodłączne ograniczenia.

Wymagane kompetencje operatora

Wrażliwy na charakter sprzężenia

Niższa dokładność na trudnych, zakrzywionych lub niedostępnych powierzchniach

Może wymagać aktualizacji kalibracji dla różnych gatunków PTFE

Tłumienie sygnału jest większe w ścianach z niedoskonałościami

Dlatego w celu uzyskania wiarygodnych wyników konieczna jest dokładna kontrola proceduralna.

Zastosowania w chemicznych wymiennikach ciepła
Podejście to jest często stosowane w:

Wymienniki ciepła chłodzące kwas

Systemy odzyskiwania rozpuszczalników

Jednostki przetwarzające polimer

Wymienniki ciepła dla przemysłu farmaceutycznego

Systemy obsługi żrących chemikaliów

W tych ustawieniach rurki PTFE są często jedynym wyborem materiału, dlatego monitorowanie stanu jest niezbędne.

Streszczenie
Ultradźwiękowe monitorowanie grubości ścianek-in situ to jedno z najsolidniejszych narzędzi konserwacji predykcyjnej wymienników ciepła PTFE. Grubość ścianki można zmierzyć bezpośrednio na zewnątrz rury, bez demontażu sprzętu lub przerywania pracy, za pomocą skalibrowanej sondy ultradźwiękowej-o wysokiej częstotliwości.

Po zastosowaniu metody do ultradźwiękowego pomiaru grubości ścianki rurki PTFE na miejscu, podejście to zamienia niewykrywalny proces degradacji w mierzalny i identyfikowalny wskaźnik. Erozja i przerzedzanie są procesami stopniowymi i rozwijają się w obserwowalne wzorce, a nie nieoczekiwane awarie.

Ultradźwiękowa ocena grubości zapewnia najcenniejszą diagnostykę, ponieważ pozwala zobaczyć, co ma nadejść, pokazując, ile bariery ochronnej pozostało, zanim będzie trzeba podjąć działania.