超聲相控陣技術(shù)在冷凝器腐蝕損傷檢測(cè)中的應(yīng)用解析

孫大超

摘要：冷凝器是石油化工生產(chǎn)中常用的一種設(shè)備，其在長(zhǎng)期應(yīng)用過(guò)程中遭受腐蝕，這會(huì)對(duì)冷凝器的應(yīng)用，以及石油化工生產(chǎn)作業(yè)的開(kāi)展造成不良影響，因此，要做好相應(yīng)對(duì)檢測(cè)作業(yè)。下面，在對(duì)超聲相控陣技術(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行介紹的基礎(chǔ)上，對(duì)其在冷凝器腐蝕腐蝕損傷檢測(cè)的應(yīng)用進(jìn)行全面分析，希望文中內(nèi)容對(duì)相關(guān)工作人員，以及行業(yè)的發(fā)展都可以有所幫助。

關(guān)鍵詞：冷凝器;超聲相控陣;腐蝕損傷;檢測(cè)技術(shù)

設(shè)備腐蝕長(zhǎng)期以來(lái)都是影響石油化工行業(yè)正常運(yùn)行的一項(xiàng)重要問(wèn)題。受生產(chǎn)特殊工藝影響，設(shè)備在應(yīng)用期間長(zhǎng)期都承受高壓、高溫腐蝕介質(zhì)的影響，設(shè)備會(huì)受到破壞，尤其是冷凝器在應(yīng)用期間可能會(huì)遭受嚴(yán)重腐蝕，而為了保證其性能可以滿足需求，必須采取合理措施完成相應(yīng)的檢測(cè)作業(yè)。

1超聲相控陣技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

超聲相控陣技術(shù)在檢測(cè)中應(yīng)用與普通脈沖超聲波技術(shù)相比，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）能夠?qū)Τ暡ㄆD(zhuǎn)、聚集、合成等各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行全面控制，這也就解決了復(fù)雜結(jié)構(gòu)工件和受限空間檢測(cè)中存在的聲束可達(dá)性差問(wèn)題得到解決，進(jìn)而為檢測(cè)作業(yè)的開(kāi)展提供支持[1]。

（2）采用軟件的聲束聚集方式、深度、尺寸等各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化和控制，進(jìn)而使靈敏度、分辨力以及信噪比等各項(xiàng)性能都能夠得到進(jìn)一步改善。

（3）能夠更加準(zhǔn)確的完成對(duì)缺陷的定性和定量檢測(cè)[2]。

（4）超聲相控陣技術(shù)采用的不是單一探頭，采用的為列陣式晶片，這相當(dāng)于利用多個(gè)探頭，在同一時(shí)間進(jìn)行檢查，探頭的尺寸小，因此，能夠通過(guò)多個(gè)角度完成掃查。

（5）通過(guò)圖形化顯示界面，能夠通過(guò)A、B、C、D、S的掃描形式實(shí)現(xiàn)對(duì)各種結(jié)果的檢測(cè)，而且采用軟件完成對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析[3]。

2 檢測(cè)對(duì)象

以某化工企業(yè)的中采用的再生塔冷凝器作為分析對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，冷凝器殼程介質(zhì)為含有高濃度硫化氫的酸性氣體，材料厚度為11.8mm，作業(yè)壓力為1.36MPa，作業(yè)溫度在42-54℃。通過(guò)超聲相控陣技術(shù)檢測(cè)筒體壁厚異常部位，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，確保設(shè)備能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

3 檢測(cè)冷凝壁厚異常部位

3.1 具體檢測(cè)方法

檢查冷凝器軸心時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)換熱管管束受長(zhǎng)期應(yīng)用影響，出現(xiàn)了大面積腐蝕現(xiàn)象，這對(duì)冷凝器的性能造成了嚴(yán)重影響。冷凝器中管束腐蝕存在局部區(qū)域性特征，上部防沖板遭受到了較為嚴(yán)重的腐蝕情況，從實(shí)際情況來(lái)看，腐蝕面積達(dá)到了約50%，受腐蝕影響，采用的防沖板附近的管束受腐蝕原因影響，已經(jīng)發(fā)生了破損，但是，其他區(qū)域內(nèi)的管束并未由于腐蝕原因而出現(xiàn)穿孔。而從檢測(cè)的情況來(lái)看，在位置上來(lái)，該區(qū)域正對(duì)應(yīng)于在筒體殼程酸性氣入口接管處。

通過(guò)用超聲波方法完成的厚度檢測(cè)，能夠發(fā)現(xiàn)，在接管附近筒體的厚度數(shù)值會(huì)發(fā)生顯著改變，筒體壁厚顯示的厚度主要集中在5.8-12.4mm之間。分析該冷凝器的工藝進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，從再生塔頂處理的115.2℃的酸性氣體，這一部分氣體會(huì)先經(jīng)過(guò)冷空氣降溫，使酸性氣體的溫度減低到54.5℃左右，然后經(jīng)過(guò)降溫的氣體通過(guò)循環(huán)水冷，使其溫度降低到40.2℃。通過(guò)檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)在殼中酸性氣體內(nèi)含有硫化氫氣體，換熱管在應(yīng)用過(guò)程中早遭受了破壞，這會(huì)與管程介質(zhì)循環(huán)水發(fā)生混合，最終會(huì)形成較高濃度的濕硫化氫環(huán)境，這也就可以判定該筒節(jié)可能會(huì)遭受濕硫化氫損傷，損傷情況的出現(xiàn)，會(huì)對(duì)冷凝管性能造成不良影響，無(wú)法滿足應(yīng)用需求[4]。

檢測(cè)作業(yè)開(kāi)展期間利用32晶片相控陣探痛完成對(duì)筒體壁厚異常區(qū)域檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)完成相應(yīng)的診斷。壁厚異常筒節(jié)打磨部位一共進(jìn)行了9帶掃查，在實(shí)際掃查期間，1-8帶都處于焊縫上部位置處，每一條帶掃查長(zhǎng)度為348.5mm，分別記作做N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8，第9帶則處于焊縫下部，掃查的整體長(zhǎng)度149.5mm，記作N9。同時(shí)，在距離壁厚異常較遠(yuǎn)的區(qū)域，進(jìn)行了兩次抽查，對(duì)抽查數(shù)據(jù)進(jìn)行了記錄，分別記作N10和N11。

3.2 具體檢測(cè)結(jié)果

采取相控陣垂直入射方式進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)焊縫上部的N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8和焊縫下部分的N9所對(duì)應(yīng)的母材都存在嚴(yán)重缺陷，對(duì)外部情況檢測(cè)能夠發(fā)現(xiàn)，缺陷部位的缺陷部分深度范圍主要集中在5.8-12.5mm，在各種不同類型的缺陷中，A超缺陷波幅高，并且存在大量毛刺;C掃缺陷成像不規(guī)則，而且分散，并且最終的成像的顏色不均勻;而B(niǎo)掃和D掃缺陷成像不直，而且各項(xiàng)缺陷都分布在鋼板中部，而且靠近內(nèi)部不同深度。通過(guò)S型扇掃對(duì)缺陷部位進(jìn)行檢測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)存在大量的端角反射成像信號(hào)[5]。

在實(shí)際問(wèn)題分析期間，依據(jù)濕硫化氫損傷形成的相控陣圖譜特征能夠推斷，檢測(cè)的筒體部位的A區(qū)處出現(xiàn)了顯著的硫化氫損傷情況，從鋼板中部到內(nèi)部范圍內(nèi)存在大量臺(tái)階狀氫，這會(huì)導(dǎo)致筒體柱在應(yīng)用期間出現(xiàn)裂紋缺陷，其中部分缺陷延申到了內(nèi)壁表面，部分裂縫的發(fā)展速度較慢，并未延申到內(nèi)部能夠形成大量小空氣氫鼓泡。具體檢測(cè)期間，為了對(duì)相控陣檢測(cè)結(jié)果是否準(zhǔn)確進(jìn)行驗(yàn)證，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)筒體內(nèi)壁進(jìn)行全面打磨，通過(guò)磁粉和宏觀進(jìn)行檢測(cè)，一共發(fā)現(xiàn)筒體表面出現(xiàn)了的13處裂紋，裂紋的長(zhǎng)度分別為：7.2mm、5.8mm、3.2mm、4.5mm、6.8mm、7.2mm、8.2mm、8.8mm、6.3mm、4.2mm、4.1mm、2.5mm、10.2mm，而且在內(nèi)壁處發(fā)現(xiàn)了大量的為微微凸起的氫鼓泡。

在實(shí)際檢測(cè)期間，除了發(fā)現(xiàn)了大量的氫損傷外，相控陣垂直入射檢測(cè)作業(yè)，還發(fā)現(xiàn)了被檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的鋼板母材內(nèi)部處出現(xiàn)了局部腐蝕變薄情況，位于焊縫上部的N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8中，與容器頂部接近的進(jìn)氣管部腐蝕情況十分嚴(yán)重，部分區(qū)域腐蝕情況較為嚴(yán)重，最大厚度達(dá)到了3.7mm，而與容器頂部較遠(yuǎn)區(qū)域，進(jìn)氣管位置處受到的腐蝕情況則較輕。N9在焊縫下部，其因?yàn)榕c進(jìn)氣接管處的距離遠(yuǎn)，而母材局部在應(yīng)用時(shí)，遭受到的腐蝕情況相對(duì)較輕，但是，從整體情況來(lái)看，母材內(nèi)部的濕硫化氫損傷情況較為嚴(yán)重。而遠(yuǎn)離母材接管的 N10、N11筒壁厚并未出現(xiàn)異常情況，母材內(nèi)部情況相對(duì)完好。

4結(jié)語(yǔ)：

采用超聲相控陣技術(shù)對(duì)冷凝器管壁厚度異常部位情況進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，能夠準(zhǔn)確完成對(duì)損傷情況的檢測(cè)，進(jìn)而為冷凝器的穩(wěn)定運(yùn)行提供支持。

參考文獻(xiàn)：

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