石油天然气管道氢致裂纹（HIC）超声相控阵检测方法讨论

显示全部楼层 · 2017-2-22 16:15:17

本帖最后由 M2M中国于 2017-2-22 16:15 编辑

管线的铺设经常要通过许多潮湿酸性的环境，而部分石油、天然气中也含有大量的H2S、SO2等酸性气体，氢致开裂（HIC）是管线钢在酸性环境中发生破坏的一种重要形式。所以HIC一直是管线超声检测的重点。

管线钢在含有H2S的酸性环境中表面与酸反应生成氢原子，H2S会延迟氢原子结合成氢气，而使得氢原子能够进入到钢中。钢中晶界、相界、位错等等是吸附氢原子的陷阱，吸附的氢原子结合成氢气之后会造成局部的氢压过高，一旦超过材料的断裂强度就会产生开裂现象（HIC）。对于使用方，关心的问题首先是判断是否出现氢裂纹，区分氢裂纹与一般的工件底面腐蚀；第二个关心的问题是，裂纹与裂纹之间是否发生串联，如果裂纹还是独立的分布，其危险系数还在可控范围内，但是裂纹一旦发生串联，根据情况应当立即采取修复措施，但是这个涉及到很多经济利益。所以准确地判断裂纹的存在，以及其间的关联是解决氢裂纹检测的重点与难点。

相控阵检测的图像直观，可以通过B扫图像直接观察探头下方截面的内部特征，在腐蚀检测检测中显示出了其优势。但是一般的线性扫查居于脉冲回波技术，指向性强，只能检测出平行或者倾斜度不大的反射面。且受制于探头晶片尺寸与晶片数量，其分辨率不高。

M2M在其便携式相控阵仪器GEKKO上推出的全聚焦技术TFM，有效地解决了上述难题。首先TFM技术的发射与接收机制有关，TFM的信号是由单个晶片进行发射，因为发射面积相对波长较小，扩散角较大，能检测到斜率较大的表面；其次接收部分是每个晶片都同时接收，能够收到来自各方向的回波。故TFM技术可以看作脉冲回波与串列扫查的结合。所以对非平行与表面的反射体能很好成像。最后TFM技术的算法使得声能在整个成像范围内逐点聚焦，提高了整个检测范围的分辩能力，对细微缺陷的检出能力大大提高。这些优势使得TFM在HIC检测问题中有效解决了当今关心的技术难题。

电子扫查与TFM对比

氢致裂纹电子扫查成像图

氢致裂纹TFM技术成像图

氢致裂纹电子扫查成像图

氢致裂纹TFM技术成像图

氢致裂纹电子扫查成像图

氢致裂纹TFM技术成像图

氢致裂纹HIC检测要点：

1.区分底面腐蚀波与裂纹波

2.不连续分布的独立HIC裂纹之间是否已经达到相连的程度，如果裂纹之间没有串联起来，危险系数相对较低；然后如果裂纹已经贯通，那么危险系数大大增加，需要考虑补救。

传统管线HIC检测多采用电子扫查（ES）的方法，相对于ES，TFM具有更强大的优势：

l盲区更小，≤0.5mm
l成像更直观，方便HIC定性和定量
l还原轮廓微弱信号，方便发现不同HIC之间的联系
l分辨力更高，实时追溯HIC产生和生长情况、
l还原不规则底波腐蚀情况，直观区分HIC和底波信号
l配合专用扫查器，更加方便地采集和记录数据
l配合CIVAanalysis，实现更为强大的数据分析功能