omniscan x3使用总聚焦法（TFM）检测H2S逐步裂纹损伤

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炼油厂的 H 2 S损伤检查

无损检测员检查员对炼油厂很重要-有太多要检查的组件，因此确保无误的关键位置至关重要。由于影响炼油厂零件的损坏机制数量众多，因此检查员需要对整个过程和每个组件的风险有很好的了解。

在精炼设备上寻找的常见劣化方法之一是湿式硫化氢（H 2 S）裂解。顾名思义，当碳钢零件暴露于硫化氢和湿气中时，可能会发生湿H 2 S裂纹。湿H 2 S裂纹包含多种类型的破坏机制，包括氢致裂纹（HIC），硫化物应力裂纹（SSC），起泡和逐步裂纹（见图1）。本应用笔记将重点讨论后两者，两者之间有着千丝万缕的联系。上海玖横仪器有限公司-奥林巴斯北京代理

图1-HIC引起的水泡和逐步开裂的图片上海玖横仪器有限公司-奥林巴斯上海代理

起泡和逐步开裂

起泡是指由于收集氢气而产生的地下空腔。随着时间的流逝，这些空隙表现为地下“水泡”。氢气的积累终会在零件内产生足够的压力，这些水泡会试图通过连接而膨胀。这些气泡的连接被称为逐步开裂，这对组件的结构完整性非常不利。如果水泡成功连接，金属强度将大大降低，并且灾难性故障的风险迫在眉睫。

用例

本应用笔记使用了25毫米（1英寸）厚的具有已知H 2 S气泡和逐步开裂的碳钢构件（图2）。

图2-已知H 2 S损坏的碳钢构件

检查水泡时的挑战

超声波检查（UT）已被用于证明炼油厂中碳钢和其他材料的结构完整性多年。将UT应用于起泡和逐步裂纹检测时，存在两个主要挑战。一个是将水泡与后壁的全部损失（由于腐蚀或材料损失）区分开来。检查人员可能会误解UT数据，并认为从起泡反射的信号代表组件的末端（后壁）。这可能导致不必要的组件报废和报废。上海玖横仪器有限公司-奥林巴斯天津代理

第二个挑战是错过检测在水泡之间形成的逐步裂纹的高可能性。由于通常以零度执行UT检查以检查基材，因此带有逐步裂纹的信号的入射角（或反射率）可能不是佳的（参见图3）。在这种情况下，探头可能无法接收从阶梯状裂缝反射回来的声音。

图3-（a）定向为0度的声音从水平反射器反射回探头，以及（b）定向为0度的声音在倾斜的反射器上反射离开探头上海玖横仪器有限公司-奥林巴斯郑州代理

由于反射率很差，当检查员怀疑零件包含H 2 S损坏时，他们经常以不同的角度使用多个组（请参见图4，其中使用了3组）。随后，他们合并了这些组中的数据以进行分析，这可能既麻烦又耗时。

图4-创建三个组以实现缺陷的佳反射率

使用全聚焦法（TFM）检测逐步裂纹的解决方案

总聚焦方法（TFM）涉及与常规UT或常规相控阵UT检查不同的触发顺序（请参阅“使用总聚焦方法改善相控阵超声成像”有关TFM的更多详细信息）。发射序列称为全矩阵捕获（FMC），即使对于零度接触检查，也能使成角度的反射器产生更大的反射率。与早期的技术相比，TFM的另一个优势是可以在组件的整个深度（当使用正确的探头时）聚焦图像。下图显示了OmniScan™X3探伤仪的声学影响图（AIM）仿真器，该仿真器用于为25 mm组件选择合适的探头和传播模式（见图5）。结果是可以识别出水泡并清楚地检测到逐步开裂的图像（见图6）。

图5 — OmniScan X3探伤仪机载扫描计划的AIM仿真器，显示了灵活的5 MHz PAUT探头的灵敏度指数在157.16上海玖横仪器有限公司-奥林巴斯西安代理

图6-TFM成像显示了逐步的裂纹连接

将TFM技术应用于逐步裂纹检测的局限性

重要的是要记住，TFM技术的脉冲序列可能并非对每种应用都理想。单元素脉冲可能无法产生足够的能量来穿透给定零件的整个深度。例如，用于此25 mm组件的探头（5 MHz，64个元件）不适用于较厚的组件，因为此探头的近场估计约为26 mm。使用TFM技术试图超过探头的物理限制将导致较差和不准确的结果。另外，请确保为应用程序选择合适的探针。

使用TFM技术时，另一个重要的考虑因素是输入用于检查的零件几何形状和材料声速的值的准确性。该技术提供了多种波集（传播模式），因此可以预期从后壁到探头的许多反射。这些波形集（TTT，TTTT，TLT等）的不利之处在于，关于零件厚度或声速的错误信息会成倍地增加尺寸错误的余地。如果现实不符合输入值，则在某个位置预期的跳动次数越多，软件计算将越关闭。因此，务必谨慎使用这些模式，并注意结果中的潜在差异。

图7-力度输入：半跳（TTT）值的2.5％差异导致垂直陷波信号损失17.9 dB

结论

总聚焦方法（TFM）可以是检测H 2 S损伤的有效工具，但是使用正确的探头在使其成功中起着相当重要的作用。用于TFM处理的FMC烧结顺序有助于提高对于与扫描表面非水平的缺陷的反射率。这导致检测到以前具有挑战性的缺陷（例如，逐步开裂的连接）的可能性更大。此外，带有AIM仿真器的OmniScan™X3扫描计划工具可以帮助确保预先确保所选的探头，楔形和波形集在零件和目标缺陷上表现良好。请参阅“使用AIM建模工具进行TFM（全聚焦方法）检查​​为反射镜选择好的传播模式”中有关此主题的更多信息。

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