omniscan x3使用總聚焦法（TFM）檢測H2S逐步裂紋損傷

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煉油廠的 H 2 S損傷檢查

無損檢測員檢查員對煉油廠很重要-有太多要檢查的組件，因此確保無誤的關鍵位置至關重要。由于影響煉油廠零件的損壞機制數量眾多，因此檢查員需要對整個過程和每個組件的風險有很好的了解。

在精煉設備上尋找的常見劣化方法之一是濕式硫化氫（H 2 S）裂解。顧名思義，當碳鋼零件暴露于硫化氫和濕氣中時，可能會發生濕H 2 S裂紋。濕H 2 S裂紋包含多種類型的破壞機制，包括氫致裂紋（HIC），硫化物應力裂紋（SSC），起泡和逐步裂紋（見圖1）。本應用筆記將重點討論后兩者，兩者之間有著千絲萬縷的聯系。上海玖橫儀器有限公司-奧林巴斯北京代理

圖1-HIC引起的水泡和逐步開裂的圖片上海玖橫儀器有限公司-奧林巴斯上海代理

起泡和逐步開裂

起泡是指由于收集氫氣而產生的地下空腔。隨著時間的流逝，這些空隙表現為地下“水泡”。氫氣的積累終會在零件內產生足夠的壓力，這些水泡會試圖通過連接而膨脹。這些氣泡的連接被稱為逐步開裂，這對組件的結構完整性非常不利。如果水泡成功連接，金屬強度將大大降低，并且災難性故障的風險迫在眉睫。

用例

本應用筆記使用了25毫米（1英寸）厚的具有已知H 2 S氣泡和逐步開裂的碳鋼構件（圖2）。

圖2-已知H 2 S損壞的碳鋼構件

檢查水泡時的挑戰

超聲波檢查（UT）已被用于證明煉油廠中碳鋼和其他材料的結構完整性多年。將UT應用于起泡和逐步裂紋檢測時，存在兩個主要挑戰。一個是將水泡與后壁的全部損失（由于腐蝕或材料損失）區分開來。檢查人員可能會誤解UT數據，并認為從起泡反射的信號代表組件的末端（后壁）。這可能導致不必要的組件報廢和報廢。上海玖橫儀器有限公司-奧林巴斯天津代理

第二個挑戰是錯過檢測在水泡之間形成的逐步裂紋的高可能性。由于通常以零度執行UT檢查以檢查基材，因此帶有逐步裂紋的信號的入射角（或反射率）可能不是佳的（參見圖3）。在這種情況下，探頭可能無法接收從階梯狀裂縫反射回來的聲音。

圖3-（a）定向為0度的聲音從水平反射器反射回探頭，以及（b）定向為0度的聲音在傾斜的反射器上反射離開探頭上海玖橫儀器有限公司-奧林巴斯鄭州代理

由于反射率很差，當檢查員懷疑零件包含H 2 S損壞時，他們經常以不同的角度使用多個組（請參見圖4，其中使用了3組）。隨后，他們合并了這些組中的數據以進行分析，這可能既麻煩又耗時。

圖4-創建三個組以實現缺陷的佳反射率

使用全聚焦法（TFM）檢測逐步裂紋的解決方案

總聚焦方法（TFM）涉及與常規UT或常規相控陣UT檢查不同的觸發順序（請參閱“使用總聚焦方法改善相控陣超聲成像”有關TFM的更多詳細信息）。發射序列稱為全矩陣捕獲（FMC），即使對于零度接觸檢查，也能使成角度的反射器產生更大的反射率。與早期的技術相比，TFM的另一個優勢是可以在組件的整個深度（當使用正確的探頭時）聚焦圖像。下圖顯示了OmniScan™X3探傷儀的聲學影響圖（AIM）仿真器，該仿真器用于為25 mm組件選擇合適的探頭和傳播模式（見圖5）。結果是可以識別出水泡并清楚地檢測到逐步開裂的圖像（見圖6）。

圖5 — OmniScan X3探傷儀機載掃描計劃的AIM仿真器，顯示了靈活的5 MHz PAUT探頭的靈敏度指數在157.16上海玖橫儀器有限公司-奧林巴斯西安代理

圖6-TFM成像顯示了逐步的裂紋連接

將TFM技術應用于逐步裂紋檢測的局限性

重要的是要記住，TFM技術的脈沖序列可能并非對每種應用都理想。單元素脈沖可能無法產生足夠的能量來穿透給定零件的整個深度。例如，用于此25 mm組件的探頭（5 MHz，64個元件）不適用于較厚的組件，因為此探頭的近場估計約為26 mm。使用TFM技術試圖超過探頭的物理限制將導致較差和不準確的結果。另外，請確保為應用程序選擇合適的探針。

使用TFM技術時，另一個重要的考慮因素是輸入用于檢查的零件幾何形狀和材料聲速的值的準確性。該技術提供了多種波集（傳播模式），因此可以預期從后壁到探頭的許多反射。這些波形集（TTT，TTTT，TLT等）的不利之處在于，關于零件厚度或聲速的錯誤信息會成倍地增加尺寸錯誤的余地。如果現實不符合輸入值，則在某個位置預期的跳動次數越多，軟件計算將越關閉。因此，務必謹慎使用這些模式，并注意結果中的潛在差異。

圖7-力度輸入：半跳（TTT）值的2.5％差異導致垂直陷波信號損失17.9 dB

結論

總聚焦方法（TFM）可以是檢測H 2 S損傷的有效工具，但是使用正確的探頭在使其成功中起著相當重要的作用。用于TFM處理的FMC燒結順序有助于提高對于與掃描表面非水平的缺陷的反射率。這導致檢測到以前具有挑戰性的缺陷（例如，逐步開裂的連接）的可能性更大。此外，帶有AIM仿真器的OmniScan™X3掃描計劃工具可以幫助確保預先確保所選的探頭，楔形和波形集在零件和目標缺陷上表現良好。請參閱“使用AIM建模工具進行TFM（全聚焦方法）檢查??為反射鏡選擇好的傳播模式”中有關此主題的更多信息。

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