石油天然氣管道氫致裂紋（HIC）超聲相控陣檢測(cè)方法討論

管線的鋪設(shè)經(jīng)常要通過許多潮濕酸性的環(huán)境，而部分石油、天然氣中也含有大量的H2S、SO2等酸性氣體，氫致開裂（HIC）是管線鋼在酸性環(huán)境中發(fā)生破壞的一種重要形式。所以HIC一直是管線超聲檢測(cè)的重點(diǎn)。

管線鋼在含有H2S的酸性環(huán)境中表面與酸反應(yīng)生成氫原子，H2S會(huì)延遲氫原子結(jié)合成氫氣，而使得氫原子能夠進(jìn)入到鋼中。鋼中晶界、相界、位錯(cuò)等等是吸附氫原子的陷阱，吸附的氫原子結(jié)合成氫氣之后會(huì)造成局部的氫壓過高，一旦超過材料的斷裂強(qiáng)度就會(huì)產(chǎn)生開裂現(xiàn)象（HIC）。對(duì)于使用方，關(guān)心的問題首先是判斷是否出現(xiàn)氫裂紋，區(qū)分氫裂紋與一般的工件底面腐蝕；第二個(gè)關(guān)心的問題是，裂紋與裂紋之間是否發(fā)生串聯(lián)，如果裂紋還是獨(dú)立的分布，其危險(xiǎn)系數(shù)還在可控范圍內(nèi)，但是裂紋一旦發(fā)生串聯(lián)，根據(jù)情況應(yīng)當(dāng)立即采取修復(fù)措施，但是這個(gè)涉及到很多經(jīng)濟(jì)利益。所以準(zhǔn)確地判斷裂紋的存在，以及其間的關(guān)聯(lián)是解決氫裂紋檢測(cè)的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

相控陣檢測(cè)的圖像直觀，可以通過B掃圖像直接觀察探頭下方截面的內(nèi)部特征，在腐蝕檢測(cè)檢測(cè)中顯示出了其優(yōu)勢(shì)。但是一般的線性掃查居于脈沖回波技術(shù)，指向性強(qiáng)，只能檢測(cè)出平行或者傾斜度不大的反射面。且受制于探頭晶片尺寸與晶片數(shù)量，其分辨率不高。

M2M在其便攜式相控陣儀器GEKKO上推出的全聚焦技術(shù)TFM，有效地解決了上述難題。首先TFM技術(shù)的發(fā)射與接收機(jī)制有關(guān)，TFM的信號(hào)是由單個(gè)晶片進(jìn)行發(fā)射，因?yàn)榘l(fā)射面積相對(duì)波長(zhǎng)較小，擴(kuò)散角較大，能檢測(cè)到斜率較大的表面；其次接收部分是每個(gè)晶片都同時(shí)接收，能夠收到來(lái)自各方向的回波。故TFM技術(shù)可以看作脈沖回波與串列掃查的結(jié)合。所以對(duì)非平行與表面的反射體能很好成像。最后TFM技術(shù)的算法使得聲能在整個(gè)成像范圍內(nèi)逐點(diǎn)聚焦，提高了整個(gè)檢測(cè)范圍的分辯能力，對(duì)細(xì)微缺陷的檢出能力大大提高。這些優(yōu)勢(shì)使得TFM在HIC檢測(cè)問題中有效解決了當(dāng)今關(guān)心的技術(shù)難題。

電子掃查與TFM對(duì)比

氫致裂紋電子掃查成像圖

氫致裂紋TFM技術(shù)成像圖

氫致裂紋電子掃查成像圖

氫致裂紋TFM技術(shù)成像圖

氫致裂紋電子掃查成像圖

氫致裂紋TFM技術(shù)成像圖

氫致裂紋HIC檢測(cè)要點(diǎn)：

1.區(qū)分底面腐蝕波與裂紋波

2.不連續(xù)分布的獨(dú)立HIC裂紋之間是否已經(jīng)達(dá)到相連的程度，如果裂紋之間沒有串聯(lián)起來(lái)，危險(xiǎn)系數(shù)相對(duì)較低；然后如果裂紋已經(jīng)貫通，那么危險(xiǎn)系數(shù)大大增加，需要考慮補(bǔ)救。

傳統(tǒng)管線HIC檢測(cè)多采用電子掃查（ES）的方法，相對(duì)于ES，TFM具有更強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)：

l盲區(qū)更小，≤0.5mm
l成像更直觀，方便HIC定性和定量
l還原輪廓微弱信號(hào)，方便發(fā)現(xiàn)不同HIC之間的聯(lián)系
l分辨力更高，實(shí)時(shí)追溯HIC產(chǎn)生和生長(zhǎng)情況、
l還原不規(guī)則底波腐蝕情況，直觀區(qū)分HIC和底波信號(hào)
l配合專用掃查器，更加方便地采集和記錄數(shù)據(jù)
l配合CIVAanalysis，實(shí)現(xiàn)更為強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析功能

N-D-E 發(fā)表于 2017-2-27 16:07
收到，謝謝！ 我的理解是不管是用于腐蝕掃查，還是焊縫裂紋檢測(cè)，TFM都要比普通相控陣探頭精確很多，對(duì)嗎 ...

障礙就是只有少數(shù)儀器具備此項(xiàng)功能！

M2M中國(guó) 發(fā)表于 2017-2-26 12:50
資料已發(fā)，請(qǐng)查收。

收到，謝謝！ 我的理解是不管是用于腐蝕掃查，還是焊縫裂紋檢測(cè)，TFM都要比普通相控陣探頭精確很多，對(duì)嗎？ 現(xiàn)在這種方法有什么障礙或限制嗎？

N-D-E 發(fā)表于 2017-2-23 17:12
謝謝！ 直接可獲得缺陷的形狀，無(wú)需太多經(jīng)驗(yàn)判斷。能否發(fā)一份資料介紹，謝謝！郵箱：  lijianguo1006@163 ...

資料已發(fā)，請(qǐng)查收。

M2M中國(guó) 發(fā)表于 2017-2-22 17:00
Total focusing method 全聚焦技術(shù)，基于超聲相控陣的一種的高清成像技術(shù)。

請(qǐng)參考技術(shù)貼：

謝謝！ 直接可獲得缺陷的形狀，無(wú)需太多經(jīng)驗(yàn)判斷。能否發(fā)一份資料介紹，謝謝！郵箱：  lijianguo1006[url=]@163.com[/url]

N-D-E 發(fā)表于 2017-2-22 16:55
弱弱的問一下，TFM是啥？

Total focusing method 全聚焦技術(shù)，基于超聲相控陣的一種的高清成像技術(shù)。

請(qǐng)參考技術(shù)貼：
http://www.unipc.com.cn/forum.php? ... 4&highlight=TFM

弱弱的問一下，TFM是啥？