Kiểm tra không phá hủy trong nhà máy xi măng: bánh răng và lò nung

NDT máy nghiền trong nhà máy xi măng yêu cầu một hoặc nhiều kỹ thuật kiểm tra không phá hủy để phát hiện và định lượng khuyết tật ở giai đoạn sớm. Các phương pháp NDT thường được sử dụng bao gồm kiểm tra trực quan (VT), kiểm tra hạt từ tính (MT), kiểm tra dòng điện xoáy (ET), kiểm tra độ dày bằng siêu âm (UMT), kiểm tra siêu âm pha (PAUT) và kiểm tra thẩm thấu chất lỏng (PT). Nhân viên kiểm tra có kỹ năng áp dụng các phương pháp NDT này trên các máy móc của nhà máy. Ngoài ra, nhân viên NDT còn cần có kỹ năng với các yêu cầu về không gian hạn chế và các yêu cầu chống rơi và làm việc trên cao.

Máy móc trong nhà máy xi măng

Hình 1: Thử nghiệm không phá hủy của máy nghiền bi được thực hiện với nhiều phương pháp khác nhau.

Máy móc của nhà máy xi măng bao gồm máy nghiền bi, nhiều loại bánh răng, lò nung và các bộ phận của băng tải. Máy nghiền bi là những hình trụ lớn rất lớn được làm từ thép kết cấu bao gồm nhiều đường hàn và mối hàn. Trong suốt vòng đời của nhà máy, nó phải chịu hàng triệu chu kỳ mỏi và tải ứng suất phức tạp. Chu kỳ ứng suất nhiệt cũng liên quan đến nhiệt độ cao mà nhà máy hoạt động. Trong khi bề mặt của máy nghiền rất dày, vết nứt do mỏi bắt đầu xuất hiện và lan truyền dọc theo các chân đường hàn, bề mặt dưới của mối hàn theo trục và chu vi. Nhà máy xi măng thường sử dụng thử nghiệm hạt từ tính, thử nghiệm siêu âm, thử nghiệm dòng điện xoáy, và trong một số trường hợp, thử nghiệm dòng điện xoáy mảng pha (ECA).

Hình 2: Bánh răng máy nghiền bi được kiểm tra NDT với nhiều phương pháp khác nhau.

Thanh răng và bánh răng được sử dụng để dẫn động các máy móc hoạt động ở mức cường độ cao. Bề mặt bánh răng bị lồi lõm và cuối cùng là nứt vỡ, dẫn đến mất vật liệu hoặc hình thành các vết nứt, trong trường hợp hỏng răng bánh răng có thể phải dừng máy và tiến hành thay thế. Bánh răng máy nghiền xi măng cần thử nghiệm hạt từ tính, thử nghiệm dòng điện xoáy, thử nghiệm dòng điện xoáy mảng pha và trong một số trường hợp, kiểm tra thẩm thấu chất lỏng tùy thuộc vào kích thước của bánh răng.

Hình 3: Thử nghiệm không phá hủy của lò nung bằng xi măng được thực hiện với nhiều phương pháp khác nhau để tìm vết nứt và đo độ dày thành lò.

Lò nung xi măng có hình trụ rất lớn, hơi dốc, quay tương đối chậm so với các loại máy móc khác. Các lò nung cũng được làm từ nhiều các mối hàn theo trục và theo chu vi. Theo thời gian, thành lò có thể mỏng đi và cần phải kiểm tra độ dày bằng siêu âm (UTM) định kỳ. Ngoài ra, lò nghiền xi măng NDT sử dụng thử nghiệm hạt từ tính, thử nghiệm siêu âm, thử nghiệm dòng điện xoáy và trong một số trường hợp, thử nghiệm kiểm tra dòng điện xoáy mảng pha.

Kiểm tra không phá hủy các máy nghiền bi của nhà máy xi măng

Do nhiệt độ khắc nghiệt khi hoạt động, nhà máy thường được kiểm tra không phá hủy trong thời gian ngừng hoạt động bảo trì nhà máy theo lịch trình. Trong khi các vết nứt do mỏi của máy nghiền xi măng bắt đầu ở cả bề mặt bên trong và bên ngoài, thì NDT thường được thực hiện từ bên ngoài vì rất khó để đưa thiết bị và con người vào bên trong máy nghiền. Kiểm tra nhanh bằng mắt thường có thể xác định được các vết nứt rất lớn của máy nghiền nhưng các phương pháp nhạy hơn như thử nghiệm hạt từ tính (MT) được sử dụng để tìm các vết nứt nhỏ hơn. Tuy nhiên, kiểm tra hạt từ tính không phải lúc nào cũng thực tế vì bên ngoài của máy nghiền hầu như luôn bám đầy bụi mịn. Làm sạch bề mặt để chuẩn bị cho NDT thích hợp tốn nhiều thời gian do yêu cầu bảo vệ chống rơi, hạn chế tiếp cận và tiến hành quay nhiều lần máy nghiền bi. Nếu chỉ có một lớp mỏng bột xi măng trên máy nghiền, thử nghiệm dòng điện xoáy (ET) hoặc dòng điện xoáy mảng pha (ECA) là một giải pháp thay thế khả thi cho thử nghiệm hạt từ tính. Các kỹ thuật dòng xoáy này tìm kiếm khuyết tật bề mặt hoặc gần bề mặt do nứt mỏi trên máy nghiền.

Hình 4: Kiểm tra siêu âm mảng pha mối hàn máy nghiền bi nhà máy xi măng. Con trỏ đo xác định vết nứt dọc xuyên tường.

Kiểm tra không phá hủy thanh răng và bánh răng nhà máy xi măng

Thanh răng và bánh răng máy nghiền chịu mô men xoắn và mỏi cao. Theo thời gian mỏi do uốn và / hoặc mỏi do tiếp xúc sẽ tạo ra các vết nứt bề mặt có thể lan sâu hơn và dẫn đến hỏng bánh răng. Nứt mỏi khi uốn thường dẫn đến hỏng chân răng bánh răng. Mỏi do tiếp xúc dẫn đến các vết rỗ bề mặt có thể phát triển thành các hố lớn hơn với độ sâu và đường kính đáng kể. Các hố là nơi tập trung ứng suất mà từ đó các vết nứt mỏi có thể phát triển. Các phương pháp thử nghiệm không phá hủy trực quan tiêu chuẩn được kết hợp với thử nghiệm hạt từ tính và thẩm thấu chất lỏng có thể xác định vị trí của hầu hết các vết nứt mỏi do tiếp xúc. Tuy nhiên, bề mặt răng của bánh răng phải được làm sạch ở mức chất lượng rất cao, rất tốn thời gian.

Hình 5: Thử nghiệm không phá hủy bánh răng của nhà máy xi măng tìm kiếm các vết nứt bằng cách sử dụng các kỹ thuật hạt từ tính, thẩm thấu chất lỏng, thử nghiệm siêu âm và dòng điện xoáy.

Sử dụng công nghệ dòng xoáy mảng pha để kiểm tra bánh răng giữ cho việc chuẩn bị bề mặt ở mức tối thiểu, vì các bánh răng chỉ cần được làm sạch sơ qua. Thực hiện kiểm tra với ECA cũng rất nhanh. Tốc độ thu nhận có thể đạt tới hai mét mỗi giây và chỉ cần một lần để quét toàn bộ một mặt của bánh răng. Việc hiệu chuẩn thiết bị cũng rất đơn giản; tất cả những gì được yêu cầu là một mẫu vật liệu có khuyết tật để đảm bảo độ nhạy được điều chỉnh đúng. Tập tin thiết lập có thể được lưu và dễ dàng gọi lại cho các công việc tiếp theo. Dữ liệu lưu lại cũng cho phép phân tích sau khi quét, và báo cáo có thể dễ dàng được tạo trực tiếp từ thiết bị.

Tìm hiểu thêm về ứng dụng ECA trong kiểm tra các bánh răng có kích thước lớn.

Hình 6: Kỹ thuật dòng điện xoáy mảng pha kiểm tra bánh răng thực hiện trên thiết bị OmniScan không cần loại bỏ dầu mỡ khỏi bề mặt bánh răng (Ảnh: Alpha NDT)

Kiểm tra không phá hủy lò nung nhà máy xi măng

Lò nung thép có chứa lớp lót chịu lửa có thể bị mỏng và nứt theo thời gian do xói mòn, ăn mòn, ứng suất cơ học và nhiệt. Ngoài ra, có nhiều mối hàn nối với vỏ lò bên ngoài là những vị trí thường xảy ra nứt. Các vết nứt thường xảy ra ở các khối cố định đối với các mối hàn với lớp vỏ. Các khu vực có thể được kiểm tra hiệu quả bằng thử nghiệm hạt từ tính khả kiến. Trong phương pháp NDT này, một lớp sơn tương phản màu trắng được phủ nhẹ lên bề mặt mối hàn. Sau đó, một dung dịch bột từ đen ướt được phun lên các khu vực mong muốn kiểm tra trong quá trình từ hóa.

Hình 7: Kiểm tra vỏ lò nung nhà máy xi măng bằng thử nghiệm hạt từ tính.

Trả lời