Colors allowed R 0 G 90 B 140 R 0 G 0 B 0 R 221 G 221 B 221 R 255 G 255 B 255 R 187 G 8 B 28 R 96 G 152 B 183 R 6 G 54 B 79 R 191 G 214 B 226 R 95 G 95 B 95 R 150 G 150 B 150 Digitális vizsgálati módszerek alkalmazásának tapasztalatai hőcserélő csövek vizsgálata során Gyarmati István osztályvezető BorsodCem Zrt.

Hőcserélők A hőcserélő berendezések mostoha körülmények között működnek. Szerkezeti elemeik a különböző roncsoló, maró hatású folyadékoknak vannak kitéve, amelyek még különböző szennyeződéseket, abraziv komponenseket is tartalmazhatnak. Ilyen körülmények között elkerülhetetlen a hőcserélő berendezések teljesítményének a romlása. A hőcserélők fontosságát jól jellemzi, hogy a meghibásodásuk jelentős kihatással vannak a termék minőségére, mennyiségére, illetve a biztonságos üzemvitelre. A lehetséges keletkező károk: A. a hatékonyság csökkenés B. veszteséges működés C. katasztrofális meghibásodások

Hőcserélők besorolása A BorsodChem Zrt. nyomástartó berendezéseinek meghibásodásait elemezve megállapítottuk, hogy a leggyakrabban a hőcserélők okoznak üzemzavart. Berendezéseink a technológiai fontossága, kritikussága tekintetében 4 különböző osztályba van sorolva. „A” kategóriásak azok a beren- dezések, amelyek a technológia szempontjából a legkritikusabbak. „B” kategóriásak azok, amelyek szintén rendkívül fontosak, de van belőlük tartalék. „C” kategóriásak azok, amelyek közepesen fontosak, és D kategóriásak azok, amelyek kevésbé fontosak. Az következő ábrán láthatjuk a hőcserélők arányát az összes statikus berendezéshez viszonyítva, illetve látható, hogy a hőcserélők A;B;C;D besorolásának aránya hogyan alakul. A diagramról megállapítható, hogy a hőcserélők jelentős része kritikus berendezés.

Hőcserélők besorolása Jelenleg a statikus berendezések száma több mint 8100, ebből 1100 db az üzemelő hőcserélő.

5 Mi történik? Üzemeltetés közben a berendezéseket különféle belső és külső hatások érik, ezek műszaki állapotában változásokat okoznak. Az üzembiztonság érdekében ezeket a változásokat követni, értékelni szükséges.

Mit kell tenni! A mikroelektronika fejlődése lehetővé teszi számunkra, hogy a berendezéseink maradék élettartamát egyre nagyobb megbízhatósággal becsüljük. Ehhez a szerkezet állapotát a lehető legnagyobb biztonsággal fel kell mérni. A. diagnosztikai vizsgálatokkal a berendezés műszaki állapotát meghatározzuk, B. adott üzemi körülményeket figyelembe véve megítéljük a beépített anyagok károsodásának mértékét.

Vizsgálati módszerek A hőcserélő műszaki állapotának meghatározására az alábbi vizsgálati módszereket alkalmazzuk: A. Szemrevételezés B. Falvastagságmérés C. Folyadékbehatolásos vizsgálat D. Vákuumos tömörség vizsgálat E. He tömörség vizsgálat F. Örvényáramos (RFT) vizsgálat G. APR-UPR vizsgálat H. Nyomáspróba

Hőcserélő meghibásodásai Hőcserélők károsodása KorrózióFalcsökkenés, repedés ErózióFalcsökkenés HősokkRepedés EldugulásKeresztmetszet csökkenés A vizsgálati technika kiválasztásához szükséges a várható eltérések tulajdonságainak ismerete. Vállaltunknál üzemeltetett hőcserélőkre módszeresen elvégeztük a számba vehető károsodási lehetőségeket. A veszélyelemzés részleteinek ismertetése nélkül az alábbi meghibásodási lehetőségeket határoztuk meg:

Hőcserélő meghibásodásai Az adatbázist elemezve megállapítottuk azt is, hogy a hőcserélők meghibásodásának több mint 95%-át a csövek lyukadása okozta.

Vizsgálati módszer kiválasztása A jelenleg elterjedt technikákkal végzett vizsgálatok és a jelentéskészítés időigényes. Több ilyen technika is létezik ma, bár ezeknek több hátrányuk is létezik. A leggyorsabban örvényárammal (ET) körülbelül db csövet vizsgálhatunk meg óránként. A vizsgálat nagymértékben függ a műszaki szakemberek szakértelmétől. A ferromágneses csövek alternatív elektromágneses módszerek használatát igénylik (RFT), mely lassabb, kevésbé pontos és szintén erősen függ a műszaki személyzet szakértelmétől. Végül a Belső Forgó Vizsgálati Rendszer (IRIS) az ultrahangon alapszik és pontos is, azonban rendkívül lassú és a cső magas fokú tisztaságát követeli meg (fémtiszta felület). Továbbá nem alkalmazha- tó olyan csöveknél, amelynek falvastagsága 0,9 mm-nél vékonyabb.

Impulzus reflektometria APR Az APR technológia a vizsgálat során a hanghullámokat használja a hibák detektálására és mérésére. A hanghullámok a levegőben longitudinális hullámok, a hullámok terjedési iránya megegyezik a rezgésirányával. Szabadtéren az akusztikus hullámok minden irányban terjednek. Zárt térben azonban, mint például egy csőben, ahol a keresztirányú méretek kicsik kizárólag a cső tengelye mentén terjednek. Egy bizonyos vágási frekvencián a hullámok a csőben síkhullámként viselkednek. A hullámfrontok laposak és a nyomáslengések egyenletesek. A belső keresztmetszetben levő bármely változás (akár falveszteség, akár szennyeződések okozták azt) visszavert hullámokat hoz létre, amelyek visszafelé végigterjednek a csövön. Ezek a visszaverődések detektálhatók, mérhetőek és elemezhetőek.

Impulzus reflektometria APR A detektált jel alakjából lehet következtetni, hogy az adott csőben elzáródást vagy falveszteséget észleltünk. Pozitív impulzus indítása esetén, ha az elindított impulzus elzáródással találkozik, akkor először egy pozitív visszaverődést, majd egy negatív visszaverődést fog létrehozni. Falveszteség esetén, pont az ellenkezőjét tapasztaljuk, egy visszaverődő negatív impulzust egy pozitív fog követni. Átmenő lyuk esetén pedig az alábbi ábrán látható különleges jelet kapjuk:

Impulzus reflektometria UPR UPR módszer: A. Különlegesen formált ultrahang hullámokat küldenek a csőfalba B. A fal keresztmetszetének bármilyen változásai (hibák) visszaverődéseket okoznak C. A visszaverődések olyan hullámok, amelyek visszafelé végigterjednek a csövön D. Ezeket piezoelektromos átalakító mátrixszal lehet megmérni és elemezni E. A különböző hibatípusok eltérő visszaverődési formákat hoznak létre

Az APR és az UPR technológiák jellemzőinek általános áttekintése ELŐNYÖKHÁTRÁNYOK APR Gyors ellenőrzési idő: 5-10 másodperc csövenként Csak a belső átmérőn levő hibákat észleli Független a cső anyagátólViszonylag magas szintű megtisztítást igényel Nagy érzékenységű az átmenő lyukakra Kevésbé érzékeny a kis gödrök- re, mint a hagyományosan hasz- nált módszerek Magas érzékenység az eltömődésekre Nem detektálhatók a törések, repedések Nem szolgál kerület menti információkkal

Az APR és az UPR technológiák jellemzőinek általános áttekintése ELŐNYÖKHÁTRÁNYOK UPR Egyaránt érzékeli a belső- és külső átmérő hibáit Nem lehetséges különbségtétel a belső és a külső átmérőn lévő hibák között Gyors ellenőrzési idő: 5-10 másodperc csövenként Bonyolult a végrehajtása: fejlettebb hardvereket és jelfeldolgozókat igényel Törések és repedések detektálhatók, függetlenül az irányultságuktól Nehéz a gödrök és a lyukak közötti különbségtétel Nagy érzékenység a mélyedésekre, gödrökre Nem képes észlelni az elzáródásokat Kerületi adatokat biztosít

Az APR és az UPR technológiák jellemzőinek általános áttekintése A táblázatok megállapításait elemezve arra a következtetésre juthatunk, hogy célszerű lenne mindkét módszerrel megvizsgálni a hőcserélő csöveit. Ez azonban jelentősen megnöveli a vizsgálati időt. Kidolgozásra került egy un. duett módszer, amely egyidőben alkalmazza mindkét módszert. Ennek előnyeit az alábbi táblázatban láthatjuk: Hiba típusAPRUPRAPR+UPR LyukadásKiváló Közepesen mérsékelt Kiváló ElzáródásKiválóGyengeKiváló Gödrök/pittingMérsékeltNagyon jó ErózióMérsékeltKiváló Repedés-Kiváló GyűrődésKiváló-

Az APR és az UPR technológiák jellemzőinek általános áttekintése A duett módszer alkalmazásával a hibák osztályozása is lehetővé válik: A. Azon helyeknél, ahol az APR lyukat jelez és az UPR falveszteséget, ott a hiba lyukként kerül osztályozásra. B. Azon helyeknél, ahol mindkét jel falveszteséget jelez, ott az osztályozás: belső átmérőn levő falveszteség. C. Azon helyeknél, ahol csak az UPR jelez falveszteséget, ott az osztályozás: külső átmérőn levő falveszteség. D. Az elzáródásokat csak az APR - rel észlelhetjük. E. A csőfalban és a külső átmérőn levő repedéseket csak az UPR észleli.

Az APR és az UPR technológiák jellemzőinek általános áttekintése Egy módszer alkalmazása során fontos kritérium a hiba kimutatásá- nak határa. Ezt az alábbi táblázatban láthatjuk: Érzékenység Cső mérete 8mm – 63.5mm63.5mm – 102mm Lyuk Minimum átmérő 0,5- 1mm Minimum átmérő 3mm ElzáródásKeresztmetszet 5%-a ErózióFalvastagság 5%-a PittingFalvastagság 5%-a Minimum 50% (hiba térfogatának függvénye)

Az APR és az UPR technológiák jellemzőinek általános áttekintése Összefoglalásként megállapíthatjuk, hogy az impulzus reflektometria két olyan tulajdonsággal rendelkezik, amely a hőcserélő csövek vizsgálatnál előnyös: A. gyors vizsgálati sebesség B. nincs szonda mozgatás A fenti előnyök miatt hatékonyabbak a jelenleg általánosan elterjedt módszerekhez képest.

Hőcserélő vizsgálatok A BorsodChem Zrt. jelenleg az alábbi vizsgálati módszereket alkalmazza: A. Akusztikus impulzus reflektometria (APR) A. Örvényáramos (RFT) módszer Duett System (akusztikus impulzus reflektometria (APR) és az ultrahangos impulzus reflektometria (UPR) kombinációja

Hőcserélő vizsgálatok Vállaltunk 2006 óta alkalmazza az örvényáramos (RFT) vizsgálati technikát, és 2014-től APR+UPR módszert. A hőcserélőket minimum 10 éves élettartamra terveztetjük. Az izocianát vonalon a váratlan meghibásodások 6 – 7 év üzemidő után sorozatban követték egymást. Többségében egy- két cső lyukadása okozta a tömörtelenséget. Emiatt 2013-ban örvényáramos módszerrel a nagyjavítás alkalmával 24 órában vizsgáltunk és értékeltünk. A megvizsgált hőcserélők 6-7 hónapos üzemidő után is stabilan üzemeltek. Ezt követően vásároltunk 2014-ben egy Duett System (UPR+APR) berendezést, majd 2015-ben egy Dolphin G3 (APR) vizsgáló műszert.

Hőcserélő vizsgálatok Az alábbi táblázat mutatja az éves nagyjavítási vizsgálati programunkat: Vizsgálandó csövek száma (db)

Hőcserélő vizsgálatok Ma már elmondhatjuk, hogy a évben megvizsgált berendezések nagyjavítástól nagyjavításig meghibásodás nélkül üzemeltek. Ugyanezeket a berendezéseket évben újra vizsgáltuk, a %-os feletti falfogyás mutató csövek dugózásra kerültek. A hőcserélők több mint 9 hónapja meghibásodás nélkül üzemelnek. Terveink szerint ez évben a nagyjavítás után már lesz annyi adatunk, hogy élettartam becslést végezhessünk.

Összehasonlító vizsgálatok Már többször is említettük, hogy eltérő módszerekkel általában más és más eredményre jutunk. Egyre többen kérdezik, hogy az impulzus reflektometriás méréseinket validáltuk-e már. Ennek érdekében összehasonlító vizsgálatokat végeztünk, ahol ugyanazon a hőcserélőn teszteltük az APR és az örvényáramos módszert. A mérések eredményeit az alábbi táblázatban mutatjuk:

Összehasonlító vizsgálatok

Megállapítások A. Ugyanarról a hibáról a két módszer eredményeit tekintve a falcsökkenés különbség mértéke maximum 10% B. A megjelölt mérési eredményeket a terelő lemezek környezetében mértük. A valósághoz közeli érték meghatározására egy harmadik módszert vetettünk be. C. Endoszkópos vizsgálattal mértük meg a korróziós hiba méretét. A mért értékek az APR mérési eredményekkel összehasonlítva max. 5% eltérést mutatott D. Megállapíthatjuk, hogy valósághoz közeli értéknek az APR módszerrel mért eredményt tekinthetjük.

Összefoglalás A. Megállapíthatjuk, hogy a hőcserélő csövek vizsgálatára kiválasz- tott módszerek megfelelőnek bizonyultak B. A különböző technikákkal mért eredmények korlátozottan ugyan, de összehasonlíthatóak C. Megfelelő mennyiségű adatok rendelkezésre állása lehetőséget biztosít a hőcserélők élettartamának becslésére

Köszönöm a figyelmüket!