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高温氢致(HTHA)缺陷超声检测解决方案

时间:2020-10-28 点击次数:82

高温氢致(HTHA)缺陷在高温高压氢气环境中出现,如:热交换器、管道和压力容器中。这种缺陷主要发生在焊缝的热影响区(HAZ)。自由氢会渗入到钢合金的晶粒之间,并与碳元素结合,最终产生脱碳甲烷孔隙。

 

高温氢致(HTHA)损伤的显微图像

 

如果没有足够早地发现高温氢致(HTHA)缺陷,孔隙的数量就会增加,且合并在一起,并最终形成裂纹。为了避免设备发生潜在的故障,在这些裂纹形成之前,探测到高温氢致缺陷至关重要。

 

高温氢致(HTHA)孔隙在早期阶段非常细小,以至于无法被标准的超声探头探测到。超声检测人员需要使用更高的频率、更强的聚焦、更高的增益,以及优质信噪比(SNR),才能探测到这类缺陷。

 

奥林巴斯研制了一种专用于探测早期阶段高温氢致(HTHA)损伤的探头。用于检测高温氢致缺陷的解决方案包括双晶线性阵列(DLA)探头和相控阵(PA)探头,DLA探头使用一发一收技术进行检测,而PA探头经过微调可以进行全聚焦方式(TFM)检测。这些检测方法与TOFD筛查结合起来,形成了一套完整的多技术检测策略。

 

 

 

使用双晶阵列探头探测和定义更小的高温氢致(HTHA)孔隙

奥林巴斯的双晶线性阵列(DLA)探头具有高频性能,可以提供更高的分辨率,从而有助于提高微小缺陷的检出率,如:高温氢致(HTHA)缺陷。双晶线性阵列(DLA)探头使用一发一收技术。这种探头的两个晶片阵列分开放置,并具有声学隔离特性,一个晶片阵列用于发射声束,另一个用于接收信号。这种配置可以使用更高的增益,而且不会出现脉冲回波技术通常会遇到的干扰回波。双晶阵列中装配有大量的小晶片,有助于确保在关注区域内获得优异的聚焦性能和很高的灵敏度。

 

   用于角度声束检测的A28 DLA探头

A28探头的多个小晶片(各含32个晶片的两个阵列)有助于提高声束的偏转能力,从而可使声束覆盖到焊缝体积的更大区域和热影响区(HAZ)。探头上有一个已获ZL的枢轴铰链装置,可使发射晶片和接收晶片尽可能互相靠近,以扩大声束以电子方式聚焦的范围。枢轴装置还可使两个晶片阵列更紧密地贴附在楔块的屋顶角上。

覆盖更多的焊缝区域和热影响区(HAZ)— 角度声束DLA探头(A28)

 

   可以进行快速零度检测的REX1 DLA探头

这些含有64个晶片的双晶探头在与一个编码器或扫查器配套使用时,可以0角度覆盖30毫米宽的区域,完成快速扫查,并获得清晰的C扫描图像。双晶相控阵技术可以在不同的深度上聚焦,获得更高的检测和定义能力。用户可以直接在OmniScan X3探伤仪上选择用于聚焦声束的晶片数量,进一步提高关注区域中的信号响应能力。探头的创新型防磨稳定装置可以紧密地贴合在外径小至101.6毫米的管道表面上。

 

快速高温氢致(HTHA)缺陷扫查 — 零度DLA探头(REX1)

 

 

 

提供全聚焦方式(TFM)的OmniScan X3相控阵探伤仪

虽然与传统的相控阵超声检测技术(PAUT)相比,全聚焦方式(TFM)成像功能可以提供更大的聚焦区域,但是TFM的聚焦性能仍然会受到探头晶片数量、频率、带宽和有效孔径大小的影响。使用数量更多、体积更小的晶片,可以更进一步提高聚焦效果,从而可优化来自高温氢致(HTHA)缺陷的响应。此外,为了提高探测较小缺陷的能力,我们需要更短的波长,因此要使用更高的频率。

 

由于尽早探测到高温氢致(HTHA)缺陷至关重要,因此通常会使用多种方法进行检测,以增加探测到高温氢致缺陷的几率。实践证明衍射时差(TOFD)、全矩阵捕获(FMC)和双晶线性阵列(DLA)采集方法可以特别有效地完成这项检测应用。OmniScan X3探伤仪不仅完全支持这些方法,而且其创新型全聚焦方式(TFM)成像功能及一些软件工具还可以简化设置和分析过程。

OmniScan X3探伤仪的屏幕上显示通过全聚焦方式(TFM)检测获得的高温氢致(HTHA)缺陷指示

 

OmniScan X3探伤仪集成有DLA探头配置,可提供实时TFM包络、高分辨率TFM图像(1024 × 1024点)和64晶片全聚焦方式(TFM)扩展孔径,是一款可与这些优化的探头组合在一起,创建一套完整的高温氢致(HTHA)缺陷检测解决方案的理想仪器。

 

尽早探测到高温氢致(HTHA)损伤有助于避免石油、天然气和石化设施的关键性高压资产出现灾难性的故障。对资产状况进行评估至关重要,不过要探测并评估高温氢致(HTHA)缺陷,包括以超声(UT)方式进行的检测,非常具有挑战性。奥林巴斯推出的高温氢致(HTHA)缺陷检测解决方案,可以有效应对这些挑战。

 

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