超聲相控陣技術(shù)在承壓設(shè)備腐蝕檢測上的應(yīng)用

王 斌

1.甘肅省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測研究院 甘肅 蘭州 730000;2.蘭州蘭石檢測技術(shù)有限公司 甘肅 蘭州 730314

一、引言

石油化工行業(yè)中用到的承壓設(shè)備主要是壓力容器和壓力管道,在設(shè)備停車檢修期間,壓力容器和壓力管道的腐蝕檢查是重點(diǎn)。從目前的情況來說,以宏觀檢查和壁厚測定作為主要的腐蝕檢查手段。但這兩種方法有著各自的局限性?；诖?本文介紹了采用超聲相控陣檢測技術(shù)的應(yīng)用分析。

二、超聲相控陣技術(shù)的應(yīng)用

依據(jù)GB/T 30579-2014《承壓設(shè)備損傷模式識別》,不同的材質(zhì)會因不同的腐蝕機(jī)理形成不同的腐蝕表現(xiàn)形態(tài)?？傮w來說,腐蝕表現(xiàn)形態(tài)主要表現(xiàn)為以下幾個方面:均勻減薄、局部減薄、點(diǎn)蝕、溝槽等不同形態(tài)。

1.點(diǎn)蝕

在公稱厚度為18mm的鋼板上分別加工直徑為1mm和2mm,深度分別為1mm,2mm,3mm,4mm的錐形孔,采用相控陣掃查,掃查結(jié)果如圖1、圖2所示,在圖中可以看到:

Φ1×2 mm,Φ1×3 mm,Φ1×4 mm,Φ2×1 mm,Φ2×2 mm,Φ2×3 mm,Φ2×4 mm孔都可在C掃圖中成像,Φ1×1 mm孔在C掃圖中不能成像。由此我們可以確定,在壁厚18mm時,我們可以發(fā)現(xiàn)的最小腐蝕點(diǎn)是Φ1×2 mm和Φ2×1 mm的點(diǎn)狀腐蝕,Φ1×1 mm的點(diǎn)蝕無法發(fā)現(xiàn)。根據(jù)這一情況,在對其他厚度進(jìn)行檢測時,最小可發(fā)現(xiàn)的腐蝕點(diǎn)還應(yīng)在檢測前進(jìn)行驗(yàn)證。

通過對上圖的數(shù)據(jù)分析,我們可得到表1的測量數(shù)據(jù),從表中可以看到,實(shí)際測量的孔深與我們理論加工的深度有著一定的偏差,其中Φ1×3mm的孔偏差最大,為0.34mm,從厚度比例來看,其值過大。分析分析其原因,一是孔加工時存在誤差;二是相控陣儀器校準(zhǔn)不夠準(zhǔn)確。在實(shí)際檢測過程中測量誤差會影響腐蝕深度的測定,但是并不影響對腐蝕的發(fā)現(xiàn),發(fā)現(xiàn)腐蝕時,可進(jìn)行儀器的重新校準(zhǔn)進(jìn)行精準(zhǔn)測定,或者通過其他檢測方法進(jìn)行測定。

圖1 Φ1mm孔

圖2 Φ2mm孔

2.局部腐蝕

局部腐蝕是承壓設(shè)備中最常見的腐蝕形態(tài),如圖3所示。圖2是我們檢測某一容器時采集的數(shù)據(jù),該容器設(shè)計(jì)壁厚15mm,在容器底部進(jìn)行掃查時,發(fā)現(xiàn)局部減薄,最小壁厚為5.42。在C掃圖上可明顯看到十字光標(biāo)所在黃色部位為減薄區(qū)域。

表1 相控陣測量值與理論加工值對照表

圖3 局部腐蝕

3.整體腐蝕減薄

整體腐蝕減薄常規(guī)測厚也可檢測出來,但相控陣檢測效果更為直觀,如圖3所示,設(shè)定設(shè)定設(shè)計(jì)(最大)壁厚和設(shè)計(jì)壁厚減去腐蝕余量后的壁厚(最小)后,可通過C掃圖的色彩變化直觀的看到壁厚的變化情況,通過B掃圖讀出壁厚變化的具體數(shù)值。

4.溝槽狀腐蝕

溝槽狀腐蝕也屬于局部腐蝕的一種,只是外貌表現(xiàn)形態(tài)不同,如圖4所示。圖4中“OLYMPUS”是在試板上模擬的腐蝕缺陷,通過相控陣掃查,在C掃圖中,真實(shí)的反應(yīng)出了模擬缺陷圖形。

圖4 整體腐蝕

三、總結(jié)

通過以上實(shí)例我們可以看到,相控陣技術(shù)作為一種先進(jìn)的超聲檢測手段,相控陣技術(shù)在腐蝕檢測的應(yīng)用方面,相比常規(guī)檢測方法靈敏度更高,更準(zhǔn)確,而且檢測效率也更高。從現(xiàn)有的研究和試驗(yàn)成果來看,相控陣技術(shù)在腐蝕檢測方面已經(jīng)具有推廣條件,在單層結(jié)構(gòu)的承壓設(shè)備上,超聲相控陣技術(shù)已經(jīng)可以替代常規(guī)方法進(jìn)行腐蝕檢測,且更具優(yōu)勢。