نوشته‌ها

مطالعه موردی از بازرسی پیوسته به روش نشتی شار مغناطیسی

مطالعه موردی از بازرسی پیوسته به روش نشتی شار مغناطیسی

(شرکت اینترون پلاس INTRON PLUS)

 

دستگاه نشت شار مغناطیسی شرکت اینترو پلاس INTRON PLUS

intron

نتایج حاصل از بررسی دستگاه ساخته‌شده توسط شرکت اینترون پلاس INTRON PLUS به روش ارزیابی مغناطیسی کابل MRT (در سال ۲۰۱۰-۲۰۱۱) نشان داده است که ۲۵٪ از تمام کابل‌های بازرسی شده باید قبل از رسیدن به مقدار ton-mile (تن-مایلِ) تعیین شده توسط مقررات بازرسی خدمات کابل تعویض شوند. (توضیح آنکه یک  ton-mile معادل حمل یک تن محصول به میزان یک مایل است). این موضوع نشان دهنده اهمیت بازرسی کابل به روش MRT در سکوهای حفاری است. در این مطلب مطالعه موردی از بازرسی پیوسته به روش نشتی شار مغناطیسی شرکت اینترون پلاس مورد بررسی قرار گرفته است.

از سال ۲۰۱۴ سیستم پایش وضعیت پیوسته و خودکار کابل Intros-Auto برای بازرسی چندین دکل حفاری ۴ شرکت مختلف در روسیه نصب شد. این سیستم، کابل های فولادی از سازه های ۶ رشته ای و ۸ رشته ای با قطر ۲۸ میلی متر تا ۳۵ میلی متر را بررسی می‌کند.

بیشتر بخوانید : پیاده‌سازی سیستم پایش وضعیت پیوسته کابل

پایش وضعیت به طور پیوسته و به صورت دوره‌ای انجام می‌شود. کابل باید قبل از هر شیفت، یعنی دو بار در روز بررسی شود.

در حین بازرسی، قلاب از پایین ترین موقعیت به بالاترین موقعیت می‌رود تا حداکثر عبور طول کابل از هد مغناطیسی فشرده compact magnetic head (MH) را فراهم کند.

ذکر این نکته ضروری است که هنگام بازرسی، کابل باید بار یکسانی داشته باشد، زیرا بسته به این بار، نتایج حاصل شده می‌تواند متفاوت باشد.

بیشتر بخوانید: بازرسی کابل فولادی؛ آنچه نمی‌توانید مشاهده کنید

نتایج بازرسی به روش نشتی شار مغناطیسی

شکل ۴ نتایج بررسی LMA و LF کابل را پس از ۳۰ روز را نشان می دهد که به ۴۵۴۵ تن کیلومتر رسیده است که تقریباً ۵۰٪ (۳۰۰۰ تن کیلومتر) از معیارهای برش و لغزش فراتر رفته است: کابل عیب قابل توجهی ندارد. فقط چندین شکستگی در نتایج LF-trace کابل دیده می‌شود.

LMA and LF traces for the rope running 4545 t-km.

شکل ۴ – آثار LMA و LF برای طناب با طول ۴۵۴۵ تن کیلومتر

شکل ۵ آثار LMA و LF را هنگام ظاهر شدن نشانگر زرد در صفحه نمایشگر نشان می دهد. این اتقاق پس از ۳۶ روز عملیات رخ داده و شرایط به موقعیت ۵۴۰۰ تن کیلومتر دست یافته بود.

LMA and LF traces for the rope running 5400 t-km

شکل ۵ – آثار LMA و LF برای طناب با طول ۵۴۰۰ تن-کیلومتر

مناطقی با محل تجمع کابل های شکسته هم وجود دارد: در فاصله ۹۰ – ۱۵۰ متر و در فاصله ۲۰۰ – ۱۵۰ متر.

حداکثر شکستگی کابل در طول ۳۰ روز در منطقه دوم بیشتر از منطقه اول است و از آستانه هشدار که با نور زرد مشخص شده است فراتر رفته است.

شکستگی‌های کابل در گروه های دوره‌ای واقع‌شده است که ویژگی خرابی کابل را در قرقره‌های این بالابر منعکس می‌کند.

شکل ۶ آثار LMA و LF را هنگامی نشان می دهد که چراغ نمایشگر قرمز رنگ است. این مورد بعد از ۳۸ روز است یعنی زمانی که کابل شرایط ۵۹۰۰ تن کیلومتر داشت.

LMA and LF traces for the rope running 5900 t-km

شکل ۶ – آثار LMA و LF برای طناب با طول ۵۹۰۰ تن-کیلومتر

حداکثر شکستگی‌های کابل در بیش از ۳۰ روز در فاصله ۲۰۰ – ۱۵۰ متر از آستانه تعویض کابل فراتر می‌رود. لازم به ذکر است که این اتفاق تنها ۲ روز پس از نمایشِ نشانگر زرد رخ داده است. پس از شروع، تخریب کابل با سرعت بسیاری پیش می‌رود.

معیارهای تعویض کابل برای نشانگر قرمز مربوط به شکستگی ۱۰٪ کابل در یک طول لبه (مربوط به ۶ روز) است. در این مورد مطالعاتی، این حالت به معنی شکستن ۲۱ کابل است.

به منظور شمارش تعداد واقعی کابل های خراب، بیشتر قسمت‌های خراب‌شده کابل بریده‌شده و از هم جدا شد.

بیشتر بخوانید:

مراحل بازرسی به روش آزمون نشتی شار مغناطیسی (MFL)

اطلس عیوب ایجادشده بر روی کابل‌ها سیم بکسل

شکل ۷ رشته ها جداگانه یک کابل را بعد از جدا کردن رشته ها نشان می دهد. حداکثر شکستگی کابل ها در طول باند ۲۷ است.

 Broken wires of one strand after its unstranding

شکل ۷ رشته ها جداگانه یک کابل را بعد از جدا کردن رشته ها

بنابراین نشانگر سیستم سالم است. لازم به ذکر است که شمارش دقیق کابل های خراب در محل تجمیع خرابی‌های کابل، کار نسبتا پیچیده‌ای است، بنابراین در این حالت فقط تخمین آماری می‌توان انجام داد.

جدا کردن اغلب رشته های خراب کابل پس از چرخه بعدی عملیات نیز تکرار شد و برآورد صحیح کابل بررسی‌شده توسط Intros-Auto  را تأیید کرد.

 

نتیجه‌گیری

مفهوم بازرسی پیوسته به روش نشتی شار مغناطیسی در سیستم نظارت بر کابل شرکت اینترو پلاس INTRON PLUS ایجاد و اجرا شد.

این سیستم تشخیص به موقع خرابی و عیوب کابل را فراهم می‌سازد و در نتیجه عملکرد مناسب کابل می‌تواند منجر به کاهش هزینه شود.

عملکرد مناسب سیستم نظارت پیوسته کابل در شرایط صنعتی، قابلیت اطمینان، سادگی در عملکرد و اعتبار نتایج بازرسی را نشان داده می دهد. این مفهوم به برنامه‌های مهم دیگری در خصوص بازرسی کابل نیز گسترش خواهد یافت.

 

بیشتر بخوانید:

سایر کاربردهای نشتی شار مغناطیسی

آزمایش نشتی شار مغناطیسی با تجهیزات ایجاد میدان مغناطیسی قوی و ضعیف

مقایسه میدان مغناطیسی قوی و ضعیف در روش نشتی شار مغناطیسی

روش نشتی شار مغناطیسی: مقایسه میدان مغناطیسی قوی در برابر میدان مغناطیسی ضعیف

دهه هاست که روش نشتی شار مغناطیسی magnetic flux leakage testing یا MFL در زمینه تست غیرمخرب nondestructive testing (NDT) و در صنایع و فیلدهای مختلف کاری مورد استفاده قرار می گیرد.

مزایای اصلی روش نشتی شار مغناطیسی عبارتند از:

  • کارایی بالای در هنگام تست بدون تماس و از طریق فاصله هوایی و یا از روی پوشش محافظ، زنگ زدگی، روغن و غیره
  • میزان و کیفیت داده‌های جمع‌آوری‌شده در طول فرآیند داده برداری
  • پردازش اطلاعات پیشرفته؛
  • تفسیر پیشرفته داده ها از طریق نرم‌افزارها قدرتمند
  • مشارکت حداقلی اپراتور یا متصدی.

 

تجهیزات دستگاه MFL

برای کاربردهای مختلف در صنایع ، تجهیزات متنوعی برای دستگاه MFL طراحی شده‌اند.  معمولاً این ابزارها برای ارزیابی کابل‌های فولادی، مخازن ذخیره‌سازی و خطوط لوله در نظر گرفته می‌شوند. شایان ذکر است که علی‌رغم تفاوت‌های قابل‌توجه در طراحی، بسته به عملکرد آن‌ها، همه این ابزارها از یک سیستم مغناطیسی (magnetic system) تشکیل شده اند که این سیستم مغناطیسی، شار مغناطیسی را در جسم (کابل یا طناب) تحت آزمایش ایجاد می‌کند. زمانی که هیچ خوردگی یا عیبی در جسم وجود نداشته باشد، نشتی شار مغناطیسی عملاً یکنواخت است ولی در صورت وجود عیب خطوط میدان به هم ریخته و یکنواختی خورد را از دست می دهند به عبارت دیگر نشتی میدان مغناطیسی بوجود می آید.

 

تغییر شار مغناطیسی

اگر کابل موردبررسی شامل عیوب موضعی یا کاهش سطح مقطع باشد، شار مغناطیسی تغییر می‌کند. این تغییر یا به عبارت بهتر تحریف توسط سنسورهای مغناطیسی حساس (magnetosensitive sensors ) ، مانند سنسورهای اثر هال (Hall generators) و یا کویل‌های حساس (sensing coils) که در نزدیکی سطح جسم قرار دارند، تشخیص داده می‌شوند. داده‌های حاصل از بررسی‌های صورت گرفته جمع‌آوری و پردازش شده و توسط یک واحد الکترونیکی یا کامپیوتر نمایش داده می‌شوند.

در بیشتر ابزارهای MLF برای اشباع مغناطیسی ناحیه تحت آزمایش از میدان مغناطیسی قوی (Strong magnetization)  استفاده می‌شود. بدین منظور از جریان های متناوب و قوی یا جریان متناوب آهن ربای دائم (permanent magnets) و یوک های سنگین (heavy yokes) استفاده می‌شود. البته این استفاده سبب طراحی یک ابزار سنگین و بزرگ می‌شود که به عقیده بسیاری از کاربران یک ضعف است.

 

دلایل استفاده از ایجاد میدان مغناطیسی قوی

 اما سؤال اینجاست که پس چرا ایجاد میدان مغناطیسی قوی ضروری است. آیا سیستم مغناطیسی می‌تواند ضعیف‌تر و درنتیجه کوچک‌تر و سبک‌تر باشد ؟

دو دلیل برای ایجاد میدان مغناطیسی قوی به کار می‌رود:

  • خصوصیات مغناطیسی جسم مورد آزمایش ممکن است به دلیل شرایط عملیاتی ، اثر مکانیکی و حرارتی و غیره متفاوت باشد و تغییر در وضعیت مغناطیسی ممکن است باعث خطا در بازخوانی داده‌ها شود. ایجاد میدان مغناطیسی قوی، خواص مغناطیسی را یکنواخت می‌کند و بنابراین قابلیت اطمینان در بازرسی و دقت اندازه‌گیری را بهبود می‌بخشد.
  • نشتی شار مغناطیسی یکنواخت درون جسم حساسیت بیشتری به خوردگی های بیرونی و داخلی دارد.

 

ایجاد میدان مغناطیسی ضعیف (Weak magnetization)

میدان مغناطیسی ضعیف (Weak magnetization) ممکن است میدان مغناطیسی یکنواختی ایجاد نکند ، بنابراین ابزارهایی که از این اصل استفاده می‌کنند در مقایسه با دستگاه‌هایی که تحت ایجاد میدان مغناطیسی قوی عمل می‌کنند عملکرد بدتری دارند.

این ابزارهای مغناطیسی ضعیف‌تر ، به‌ویژه نسبت به ناپیوستگی‌های داخلی ، حساسیت کمتری دارند. بازخوانی داده‌ها حاصل از اجرای متوالی متفاوت است ، یعنی تکرارپذیری اندازه‌گیری ضعیف است. حتی استفاده از سنسورهای با حساسیت بالاتر و افزایش ضریب تقویت (gain factor) ممکن است باعث بهبود عملکرد بازرسی نشود. علاوه بر این ، نتایج آزمایش به شرایط مغناطیسی قبلی جسم بستگی دارد.

به‌عنوان‌مثال ، نقاط و لکه‌های مغناطیسی (magnetic spots ) که هنگام قرار گرفتن هد مغناطیسی ابزار MFL بر روی یک شی‌ء به وجود می آیند ممکن است توسط ابزار ایجاد میدان مغناطیسی ضعیف شناسایی‌شده و به‌ عنوان ناپیوستگی تعبیر شوند. تنش مکانیکی و عدم یکنواختی مغناطیسی همراه آن نیز بر میزان خوانایی تأثیر می‌گذارد.

منبع :

Magnetic Flux Leakage Testing. Strong or Weak Magnetization

بیشتر بخوانید:  اهمیت بازرسی مغناطیسی کابل ها – کنفرانس لیفتکس