Đầu dò kiểm tra độ dày qua lớp gỉ mục EMAT E110-SB sử dụng nguyên lý từ giảo

Đầu dò EMAT

Đầu dò Electromagnetic Acoustic Transducers (EMAT) là đầu dò đơn biến tử sử dụng nguyên lý từ giảo để truyền và nhận sóng siêu âm. Loại thông thường hay gặp nhất là E110-SB.

Đầu dò EMAT viết tắt của từ Electro Magnetic Acoustic Transducer, có nghĩa là biến tử phát âm bằng phương pháp điện từ trường. Người ta sử dụng nguyên lí Magnetic words để phát năng lượng sóng âm và trong trong kim loại sắt từ thông qua lớp oxit bao phủ bên ngoài vật liệu. Đầu dò EMAT không cần chất tiếp âm khi sử dụng. Nếu kim loại không liên kết với lớp oxit bên ngoài thì sóng âm không thể truyền vào kim loại được, điều này được giải thích là bởi vì dưới tác động của từ trường các hạt oxit sẽ bị kích thích và phát ra sóng âm đi vào kim loại.

Đầu dò EMAT được thiết kế để nhanh chóng xác định chiều dày kim loại nền khá chính xác mà không cần làm sạch lớp vảy oxit bên ngoài. Trên thực tế, đầu dò EMAT cần có lớp oxit sắt từ bên ngoài để hoạt động. Tuy nhiên, đầu dò EMAT phát tín hiệu sóng âm không hội tụ vào kim loại, do đó việc đánh giá chính xác chỉ ở mức tương đối với sai số khoảng 0.25 mm. Phương pháp EMAT không nhạy với các khuyết tật dạng lỗ, ăn mòn pitting bên trong thành ống, và thường áp dụng cho các ứng dụng khảo sát ống với chiều dày kim loại mỏng nhất là 2.0 mm. Để đạt kết quả đo chính xác, cần chuẩn bị mẫu thép có chiều dày biết trước và đã được phủ 1 lớp Oxit phù hợp ở phía đối diện. Đầu dò EMAT cũng chỉ làm việc trên vật liệu thép tại những nơi có lớp oxit sắt từ bao phủ.

Olympus hiện đang đề xuất 2 phương pháp kiểm tra đo chiều dày lớp oxit và chiều dày kim loại cơ bản còn lại:

• Đầu dò đo lớp oxit bên trong: Measurement of thickness of internal oxide scale in steam boiler tubing
• Đầu dò Emat bỏ qua lớp rỉ mục bên ngoài và đo kim loại còn lại (Cần có lớp oxit bên trong): Measurement of wall thickness of steam boiler tubes with the E110-SB magnetostrictive EMAT transducer

Đầu dò đo Internal Oxide đo chiều dày lớp oxide (Magnetite scale Fe3O4) sử dụng đầu dò M2017 với nêm DLH-134, đầu dò EMAT đo chiều dày còn lại của thành ống, bỏ qua lớp oxit Fe3O4 bên trong, cũng như lớp rỉ mục bên ngoài.

Lớp Internal Oxide bên trong các lò hơi (boiler) là Fe3O4, còn rỉ mục là thành phần hỗn hợp của hydrated iron(III) oxides Fe2O3·nH2O và iron(III) oxide-hydroxide (FeO(OH), Fe(OH)3).

Bản thân lớp Oxit Fe3O4 chỉ được tạo ra khi có áp suất và nhiệt độ cao, tương đối cứng, ròn, ngăn cản quá trình trao đổi nhiệt trong nồi hơi cũng như làm giảm độ bền nồi hơi. Lớp Oxit có thể bám chặt vào thành ống nhưng cũng có thể xuất hiện lớp bong tách với thép sau một thời gian. Lớp rỉ mục thì không cứng và thường bong tróc dần trong quá trình sử dụng. Với EMAT thì không cần loại bỏ lớp rỉ mục, còn với đầu dò đo lớp oxit bên trong thì cần loại bỏ lớp rỉ mục và chuẩn bị bề mặt tương đối nhẵn và bằng phẳng.

Trường hợp cần kiểm tra lớp đo chiều dày lớp oxide bên trong (Magnetite scale Fe3O4), tham khảo phương pháp đo lớp oxit bên trong sử dụng đầu dò M2017 với nêm DLH-134.

Đầu dò Emat sẽ đo chiều dày còn lại của thành ống, bỏ qua lớp oxit Fe3O4 bên trong, cũng như lớp rỉ mục bên ngoài. Lớp Internal Oxide trong các lò hơi (boiler) là Fe3O4, còn rỉ mục là thành phần hỗn hợp của hydrated iron(III) oxides Fe2O3·nH2O và iron(III) oxide-hydroxide (FeO(OH), Fe(OH)3). Bản thân lớp oxit bên trong là Fe3O4 cũng chỉ được tạo ra khi có áp suất và nhiệt độ cao, tương đối cứng, ròn, ngăn cản quá trình trao đổi nhiệt trong nồi hơi cũng như làm giảm độ bền nồi hơi. Lớp Oxit có thể bám chặt vào thành ống nhưng cũng có thể xuất hiện lớp bong tách với thép sau một thời gian.

Lớp rỉ mục thì không cứng và thường bong tróc dần trong quá trình sử dụng. Với EMAT thì không cần loại bỏ lớp rỉ mục, còn với đầu dò đo lớp oxit bên trong thì cần loại bỏ lớp rỉ mục và chuẩn bị bề mặt tương đối nhẵn và bằng phẳng.

Cách thức hoạt động của kiểm tra chiều dày ăn mòn với đầu dò EMAT

Có hai loại kỹ thuật đo chiều dày EMAT được sử dụng trong ngành NDT. Loại đầu tiên được gọi là Lorentz EMAT, không yêu cầu sự hiện diện của lớp oxit, nhưng yêu cầu công suất phát của thiết bị mạnh. Loại thứ hai sử dụng nguyên lý EMAT từ tính như đầu dò E110-SB, có yêu cầu lớp oxit bên ngoài nhưng hoạt động ở mức năng lượng thấp hơn nhiều và có thể sử dụng với các thiết bị siêu âm cầm tay. Đầu dò loại này bao gồm một nam châm vĩnh cửu mạnh và một cuộn dây hoạt động như một nam châm điện được điều khiển bởi xung kích thích từ thiết bị đo, như trong Hình 1. Nam châm vĩnh cửu tạo ra từ trường vuông góc với bề mặt của lớp oxit (Bs trong Hình 2 bên dưới), trong khi trường động do nam châm điện (B_d) tạo ra làm cho lớp oxit bị kéo ra bên ngoài và vào trong khi cuộn dây dao động như trong Hình 2. Chuyển động này tạo ra sóng ngang có tần số đặc trưng theo chiều dày của lớp oxit bên ngoài và sau đó tín hiệu được truyền vào trong thép. Về cơ bản, lớp oxit đóng vai trò là một phần của đầu dò để tạo ra xung siêu âm. Tần số của xung siêu âm sẽ thay đổi khi độ dày lớp oxit thay đổi, tăng dần khi lớp oxit trở nên mỏng hơn và giảm dần khi lớp oxit trở nên dày hơn. Với lớp oxit tương đối mỏng, tần số sẽ ở khoảng xấp xỉ 5 MHz. Quá trình cũng hoạt động theo chiều ngược lại để tạo ra điện áp trong cuộn dây khi tín hiệu phản hồi từ sóng ngang quay trở lại làm rung lớp oxit.

Vì bản thân lớp oxit là một phần của đầu dò, độ nhám của bề mặt lớp oxit không ảnh hưởng tới kết quả đo và chiều dày lớp oxit không được thêm vào tổng chiều dày của phép đo độ dày. EMAT tạo ra sóng ngang, do đó thiết bị phải được hiệu chuẩn với tốc độ sóng ngang khoảng 0,1280 in / us hoặc 3,240 m / s với thép carbon điển hình. Độ chính xác đo thông thường với đầu dò E110-SB EMAT sẽ là +/- 0,010 in hoặc 0,25 mm with độ dày tối thiểu có thể đo được ít nhất là 0,080 in hoặc 2,0 mm tùy thuộc vào đặc tính vật liệu.

Ưu điểm của kiểm tra EMAT/Advantages

• Không cần loại bỏ lớp gỉ mục/No need to remove external scale
• Không cần sử dụng chất tiếp âm/No couplant required
• Sử dụng ở chế độ tiếp xúc trực tiếp hoặc tiệm cận bề mặt/Use in contact with or at a small distance from surface
• Có thể sử dụng với bề mặt nhiệt độ cao/Can be used at elevated material temperatures*
• Sử dụng cho các ống đường kính nhỏ/Can be used on small diameter pipes
• Vòng bảo vệ bề mặt bằng kim loại có thể điều chỉnh cho tín hiệu tối ưu/Metal ring protects wear surface and is adjustable for optimal magnetic field levels

Ứng dụng của đầu dò EMAT/Applications

Ứng dụng hay gặp nhất của đầu dò EMAT là khi kiểm tra ống trong nồi hơi (Boiler tube) hay các bồn áp lực hoạt động ở nhiệt độ cao.

• Đo lớp oxide bề mặt/External oxide scaled surfaces
• Kiểm tra các ống đường kính nhỏ/Small diameter scaled pipes
• Sử dụng đo chiều dày ở nhiệt độ cao/High temperature applications
• Có thể sử dụng với các dòng máy đo chiều dày hay máy siêu âm của Olympus/Use with 38DL PLUS** thickness gage, 37DL PLUS** thickness gage, EPOCH LT** flaw detector, EPOCH 4PLUS flaw detector, or EPOCH XT flaw detector

*Nhiệt độ danh định từ 32° – 140°F (0° – 60°C) khi đo liên tục và từ 176°F (80°C) khi đo không liên tục với thời gian đo là 10 giây tiếp xúc và 60 giây làm mát.

**Cần sử dụng adapter 1/2XA/E110. Cáp dùng để kết nối từ bộ Adapter đến đầu dò EMAT thường là loại Lemo to BNC tiêu chuẩn như LCB-74-4.

Sản phẩm sử dụng với đầu dò EMAT

Quick View

Out of stock

38DL PLUS . Multifunction Ultrasonic Thickness Gauge

Cách cài đặt và hiệu chuẩn máy khi sử dụng đầu dò EMAT

Have everything 1 file, size 81.0 KiB with 1,539 lượt tải in the section EMAT.

Show word 1 next 1 in total 1 file.

EMAT

  EMAT Probe Application note (English)
» 81.0 KiB - 1,539 hits - 1 January, 2020
EMAT Probe Application note (English)