[发明专利]加工用容器衬里的非破坏性测试

说明书

本发明涉及加工用容器衬里的完整性测试。详细地说，本发明涉及加工用容器衬里的非破坏性测试方法。

用耐火混凝土、砖和其它陶瓷材料衬里的加工用容器用于许多用途，包括在水泥、石油、石油化工、矿物加工、矾土和其它工业。有时衬里破裂，需要更换或修理。加工用容器的衬里故障包括耐火层剥离、锚支持元件故障、在耐火层中的层离、空隙、破裂或蜂窝状等。

为了维护用耐火材料衬里的加工用容器，一般必需将加工用容器离线，检查耐火衬里。当耐火衬里状况良好时，为了检查耐火衬里而将加工用容器离线是不必要的，可能引起生产力的损失。某些加工用容器可能花费很多小时，甚至几天来充分冷却或达到检查的条件。耐火衬里的检查也是潜在危险的操作。为了检查和确定衬里的状况，操作者进入加工用容器。当操作者已经在容器内时，衬里已经从加工用容器掉落之处会发生事故。

除了从加工用容器内部目测检查之外，可以使用各种破坏性测试确定耐火衬里的完整性。例如，为了评估耐火衬里的完整性，已经使用了取芯钻探。破坏性测试一般不理想，因为测试本身可损害衬里的完整性。

现在，我们发现了耐火衬里的加工用容器的非破坏性测试方法，该方法克服或改善了至少一种上述问题，或给用户提供有用的或商业的选择。

依照本发明的第一个实施方案，提供了耐火材料衬里的加工用容器的非破坏性测试方法，该方法包括以下步骤：

(a)用脉冲锤撞击用耐火材料内衬的加工用容器的外壁；

(b)测量耐火材料衬里的加工用容器的所选择的频率特性；和

(c)分析所测量的频率特性，和从所述测量的频率特性确定耐火材料内衬的完整性。

其优点在于，本发明的方法能够使容器在线时或维护人员进入加工用容器之前，进行耐火材料衬里的加工用容器的耐火材料内衬的完整性测试。通过避免定期维护的必要和使容器仅在必需时才离线维护，这允许更有效地补救耐火材料的衬里。此外，由于在将容器离线之前确定内衬的完整性，可更好地计划耐火材料衬里补救的能力，所以可以减少容器离线的时间、周期。通过识别易受灾难性故障影响的和从加工用容器外壳掉落的那些耐火材料部分，可以有利地降低与操作者进入加工用容器相关的风险。通过当容器在线或离线时均能够评估耐火材料的衬里，在退化到这样的灾难性故障可能发生的点之前，也可能指导耐火衬里的补救。

在本发明的方法中，用脉冲锤撞击加工用容器的外壁。要求用于本发明的脉冲锤对加工用容器的外壁施加撞击，并测量所述撞击的力。锤提供由接近恒力组成的脉冲，该力在宽的频率范围内施加。通常，通过锤的尖端确定施加力的频率范围。一般为脉冲锤装备各种能够产生最高达2000Hz频率的尖端。一般用安装在锤的撞击端上的积分型石英力传感器(或负荷单元)测量施加的力。传感器将所施加的冲击力转换成电信号。

优选本发明使用的脉冲锤是模态调谐式脉冲锤，即设计消除反弹(多次撞击)的脉冲锤。本发明使用的脉冲锤也可包括交替的较软和较硬的锤尖端，以在加工用容器中提供所期望的频率响应。此外，可以使用扩展器增加或减少锤的质量，从而增加或减少撞击的持续时间，和用由撞击赋予的低频范围信号提供增加或减少的能量。

可用一个或多个加速度计，如地震检波器测量压力容器对撞击的响应。加速度计测量加工用容器在频率范围内的响应，提供测量的耐火材料衬里的加工用容器所选择频率特性的数据。

通常，加速度计是具有单一自由度的地震检波器，其中通过线圈穿过磁场运转，产生地震检波器的输出信号。线圈中的电压与线圈和磁场之间的相对速度成正比。

为了确定耐火材料内衬的完整性，在各种频率特性的频率范围内，分析来自加速度计和脉冲锤力传感器的输出信号。

用耐火材料衬里的加工用容器通常包含外壳。所述外壳一般由钢或其他常规材料形成。耐火衬里附接在外壳上。用各种耐火衬里来使加工用容器隔热，但为方便起见，本发明将对包含隔热层和致密的“热面(hot face)”层的耐火衬里进行描述。

可以理解，其他构造的耐火衬里可用于本发明适用的各种应用中。

通常，在包含隔热层和致密的“热面”层的耐火衬里中，通过附接在壳体上的锚来保持耐火材料的位置。将通常由不锈钢或钢合金形成的锚焊接到容器壳体的内表面上，隔热层通过锚固定在壳体的内表面上。最近，已经使用了陶瓷锚。致密的″热面″层也使用锚固定，与隔热层保持邻接。隔热层和致密的热面层通常由许多砖或者易于构造或维护的其它部分形成。

耐火衬里的故障可由一个或两个耐火衬里层脱离、耐火衬里各层之间层离、耐火衬里和压力容器壳体之间层离、耐火衬里各层中形成空隙、耐火衬里破裂或其它故障等引起。