高溫環(huán)境下壓力容器與管道在線超聲波檢測技術(shù)

朱春海

摘 要：文章重點(diǎn)分析了超聲波檢測在較高的溫度中，在線檢測、監(jiān)控壓力容器和管道缺陷時應(yīng)注意的問題和測試條件，并且講述了一些具體問題，探討了對其精確性有干擾的要素。

關(guān)鍵詞：高溫；超聲波檢測；壓力容器與管道；焊縫；缺陷

1 概述

最近幾年，很多行業(yè)中都開始使用超聲波來進(jìn)行檢測活動，比如壓力設(shè)備的生產(chǎn)和安裝等等。不過在很多獨(dú)特的狀態(tài)中，我們要明確裝置在較高的氣溫中的情形，比如裝置是不是有問題，問題的發(fā)展性如何，問題區(qū)的大小是不是規(guī)定的數(shù)值之中，其擴(kuò)展性和使用時間的分析等。該項(xiàng)科技還能夠?qū)崿F(xiàn)很多的意義，不過因?yàn)闂l件的原因，對于工作在50～450℃溫度下的壓力容器和管道的在線超聲波檢測，現(xiàn)在我們開展的大多是高溫情形中測厚工作。

這項(xiàng)科技在國外獲取了非常顯著的成就。開始的時候，是分析高溫檢測，像是鋼板等，研究了用水變冷的超聲波探頭、衰減特性等。然后，不斷的分析其焊縫問題的檢測工藝。

2 在開展橫波檢測時接觸的不利現(xiàn)象

由于氣溫是不一樣的，物質(zhì)中的超聲波的聲音速度和壓力等也是不一樣的，由于氣溫增加。聲速減弱，聲波幅度衰減顯著變大。壓力容器和管道焊縫的超聲波探傷一般使用橫波，當(dāng)使用楔塊把探頭中的縱波轉(zhuǎn)換成試件中所需要的不同角度的橫波時，根據(jù)斯涅爾定律：有sinA1/sinA2=CL1/CT2。所以，在開展橫波檢測的時候，由于氣溫改變，設(shè)備的靈敏性等也出現(xiàn)變化。

3 關(guān)于實(shí)驗(yàn)室的檢測

試驗(yàn)采用泛美公司ABWHT-5T-45°/60°（260℃、Φ13mm）、ABWHT-7T-45°/60°（260℃、Φ10mm）、ABWVHT-7T-45°/60°（480℃、Φ10mm）楔塊；A540S-SM、A549S-SM超聲波傳感器；耦合劑選用Sono900、950和Panamatrics F（260℃）、Pana-matrics E（540℃）。先是開展了多種氣溫條件中的聲速等的測試活動，進(jìn)而對各種氣溫狀態(tài)，選取具有多種反射體的要素，在很多深度領(lǐng)域中開展檢測，以此來明確其敏捷性和精確性等。

模擬檢測采用從容器上截取的帶焊縫表面裂紋的實(shí)物試樣和人工預(yù)制裂紋試樣兩種，裂紋取向?yàn)闄M向和縱向，檢測在60～450℃可調(diào)恒溫臺上進(jìn)行，分別采用260℃和450℃高溫探頭及耦合劑。由于試樣的尺寸是不一樣的，選用45°、60°超聲探頭。檢測時，探頭沿焊縫方向、垂直于焊縫方向、與焊縫成45°角方向進(jìn)行掃查。當(dāng)進(jìn)行45°角掃查時，檢測靈敏度相對于其它兩個方向提高6dB～10dB。

在上面的狀態(tài)中，對于那些比較深的而且長的縫隙，比較的容易檢測得到，而對于相反的那種就不太容易得到，尤其是對那種處在中間方位的，水平方向的縫隙更是無法的精確得到。

測試中，各種氣溫狀態(tài)中的八個尺寸超高四毫米的分析都被檢測得到了，260℃溫度下的六個尺寸在兩毫米的縫隙被獲取了五項(xiàng)。450℃溫度下尺寸在兩毫米的縫隙非常的不易獲取。

4 具體的案例

4.1 催化再生器應(yīng)力腐蝕裂紋的檢測

自從上個世紀(jì)的末期開始，我國的煉油領(lǐng)域原料的品質(zhì)開始變差，有20多套催化再生器發(fā)生硝酸鹽溶液應(yīng)力腐蝕開裂。催化裝置的再生器、煙道及第三旋風(fēng)分離器發(fā)現(xiàn)了大量裂紋，裂紋類型包括沿焊縫熔合線的縱向裂紋，焊縫熱影響區(qū)裂紋，垂直于焊縫并延伸到母材的橫向裂紋，保溫釘熱影響區(qū)裂紋等等，此類縫隙從內(nèi)壁開始擴(kuò)張，快速的透過設(shè)備內(nèi)壁，導(dǎo)致滲漏現(xiàn)象出現(xiàn)，進(jìn)而危及到活動的正常開展。

催化再生器操作溫度700℃左右，器壁溫度在70～200℃之間，內(nèi)有100～150mm耐磨隔熱襯里，費(fèi)用非常多。單位為了穩(wěn)定，同時又能夠節(jié)省資金，想在裝置運(yùn)作的時候，對設(shè)備是不是有縫隙，以及縫隙的大小等進(jìn)行分析。我們采用250℃下帶溫、在線超聲波檢測技術(shù)，從外壁不開罐、不打開內(nèi)襯對沉降再生器內(nèi)壁裂紋進(jìn)行檢測，幾年來對多家煉油廠，近10臺再生器進(jìn)行了在線檢測。

4.2 預(yù)加氫反應(yīng)器裂紋的檢測與監(jiān)控

某煉油廠預(yù)加氫反應(yīng)器（R201）的工作壓力：

2.70MPa，工作溫度：330℃，壁厚：筒體42+3/封頭48+3mm，規(guī)格：Φ2800×13263mm。于1996年11月投入運(yùn)行。在2000年9月檢測時，發(fā)現(xiàn)W2環(huán)縫中有4條垂直于焊縫的裂紋，處在基材以及復(fù)合層之中。如果重造裝置的話，它的時間大約在一年左右，為了確保生產(chǎn)活動能夠順利的開展，廠家對其展開了測評，而且對縫隙開展了綜合化的監(jiān)控工作。

上述單位對其存在的縫隙進(jìn)行了檢測，總共開展了十次活動，有九次是在運(yùn)作的時候，在高溫的模式中開展的，剩下的一次是在常溫的模式之中開展的。通過分析發(fā)現(xiàn)，這些縫隙中有四個是會擴(kuò)張的。在之后的一段時間中，廠家換新了設(shè)備。

4.3 高溫管線在線檢測

某廠內(nèi)酰胺3000裝置轉(zhuǎn)化氣管道，材質(zhì)原為15CrMo，操作壓力2.5MPa，操作溫度400℃，規(guī)格Φ325×10，1992年投用。其后，增加鍋爐水噴頭，此段管材改為1Cr18Ni9Ti，1999年投用。兩年之后，對其檢測的時候，管存在長達(dá)15mm的縫隙，其是圓形的，此時廠房開展了帶壓等的處理，進(jìn)而持續(xù)了一段時間，在該年三月份的時候，上述單位對這個問題區(qū)附近的范圍開展了檢測工作，在四個位置中得到了非常多的圓形的縫隙，不過沒有將管壁穿透，此時廠房開展了積極地維護(hù)活動。

某公司ARDS裝置125條工藝管線為利舊管道，很多的零件，像是彎頭等都是從過去的管線廢棄的材料中獲取的，規(guī)格為Φ48～Φ323mm，壁厚7.1～32mm，操作溫度為40～430℃，材質(zhì)有碳素鋼、CrMo鋼、不銹鋼。廠家為了能夠合理的了解此類要素的運(yùn)行狀態(tài)，方便進(jìn)行裝置采買活動，并且便于設(shè)置維修規(guī)劃，在運(yùn)作的時候，對管線和焊縫等開展了全面的在線檢測工作，而且適當(dāng)?shù)拈_展了評估活動。之后，上述單位對其使用超聲波工藝開展了詳細(xì)的抽檢工作，沒有獲取縫隙類的問題，進(jìn)而能夠協(xié)調(diào)廠房設(shè)置優(yōu)秀的檢修規(guī)劃。

5 結(jié)束語

5.1 針對壓力設(shè)備以及管線的運(yùn)行管控來講，在氣溫較高的時候，對該項(xiàng)檢測工藝有著非常巨大的影響。這個工藝能夠在運(yùn)行模式中，分析裝置是不是具有影響到自身穩(wěn)定性的問題，進(jìn)而協(xié)助管控機(jī)構(gòu)明確維護(hù)方案。對于已經(jīng)出現(xiàn)的不利現(xiàn)象，這個工藝能夠在規(guī)定的時間中分析問題的發(fā)展方向，進(jìn)而告知相關(guān)機(jī)構(gòu)設(shè)置合理的方法處理。

5.2 使用直接的溫觸措施來開展該項(xiàng)檢測活動，要結(jié)合要進(jìn)行檢查裝置的溫度，合理的選擇設(shè)備。儀器調(diào)試應(yīng)在檢測溫度下進(jìn)行，按照J(rèn)B4730-94標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，采用ⅢA試塊確定靈敏度和定位，假如在較冷的環(huán)境中來設(shè)置其敏捷性的話，就要結(jié)合具體的溫度來設(shè)置。

5.3 由于氣溫不一樣，鋼板等的聲速會出現(xiàn)改變，導(dǎo)致折射角發(fā)生了改變，所以，在各種氣溫模式中，問題的反射波和具體的情況之間會有不同存在，也就是說問題的范圍和具體的狀態(tài)是不一樣的，進(jìn)而干擾到問題的判別等，最終使得穩(wěn)定性的檢測受到一定的干擾。

5.4 由于氣溫改變，其聲壓的改變是非常明顯的。除此之外，各個反射體，它們所處的方位不一樣，就容易導(dǎo)致衰減性不一樣，當(dāng)頻率不一樣的時候，其衰減特點(diǎn)也是不一樣的。此類內(nèi)容都應(yīng)該在后續(xù)的探索活動中認(rèn)真分析。