超聲相控陣技術在承壓設備腐蝕檢測上的應用

王 斌

1.甘肅省特種設備檢驗檢測研究院 甘肅 蘭州 730000;2.蘭州蘭石檢測技術有限公司 甘肅 蘭州 730314

一、引言

石油化工行業中用到的承壓設備主要是壓力容器和壓力管道,在設備停車檢修期間,壓力容器和壓力管道的腐蝕檢查是重點。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。基于此,本文介紹了采用超聲相控陣檢測技術的應用分析。

二、超聲相控陣技術的應用

依據GB/T 30579-2014《承壓設備損傷模式識別》,不同的材質會因不同的腐蝕機理形成不同的腐蝕表現形態。總體來說,腐蝕表現形態主要表現為以下幾個方面:均勻減薄、局部減薄、點蝕、溝槽等不同形態。

1.點蝕

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,我們可以發現的最小腐蝕點是Φ1×2 mm和Φ2×1 mm的點狀腐蝕,Φ1×1 mm的點蝕無法發現。根據這一情況,在對其他厚度進行檢測時,最小可發現的腐蝕點還應在檢測前進行驗證。

通過對上圖的數據分析,我們可得到表1的測量數據,從表中可以看到,實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不夠準確。在實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現,發現腐蝕時,可進行儀器的重新校準進行精準測定,或者通過其他檢測方法進行測定。

圖1 Φ1mm孔

圖2 Φ2mm孔

2.局部腐蝕

局部腐蝕是承壓設備中最常見的腐蝕形態,如圖3所示。圖2是我們檢測某一容器時采集的數據,該容器設計壁厚15mm,在容器底部進行掃查時,發現局部減薄,最小壁厚為5.42。在C掃圖上可明顯看到十字光標所在黃色部位為減薄區域。

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,設定設定設計(最大)壁厚和設計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,只是外貌表現形態不同,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,真實的反應出了模擬缺陷圖形。

圖4 整體腐蝕

三、總結

通過以上實例我們可以看到,相控陣技術作為一種先進的超聲檢測手段,相控陣技術在腐蝕檢測的應用方面,相比常規檢測方法靈敏度更高,更準確,而且檢測效率也更高。從現有的研究和試驗成果來看,相控陣技術在腐蝕檢測方面已經具有推廣條件,在單層結構的承壓設備上,超聲相控陣技術已經可以替代常規方法進行腐蝕檢測,且更具優勢。