不銹鋼設備導波檢測

小編:五斗櫥

南京某化工廠一個304不銹鋼容器封頭上有兩條裂紋,具體見圖1,初步分析是由內向外發展的氫致裂紋。金相檢驗在裂紋附近發現大量馬氏體組織,硬度也高于正常值,這很可能是導致裂紋產生的原因。類似的容器還有兩個,在外壁做了PT檢查沒有發現裂紋,但是硬度檢驗結果與開裂的罐子類似,都遠超正常硬度值,也就是說,這兩個容器也有可能產生由內向外發展的裂紋。

圖1:容器及發現裂紋部位圖

這幾臺容器對十分重要,如果在運行中產生泄露會導致全廠停車,損失巨大。因此,業主希望對其他兩臺不銹鋼容器做個全面無損檢測,由于罐子內徑較小、沒有人孔,只能從外壁做檢測,想找到內側裂紋有一定難度。

容器具體形狀尺寸見圖2,其材質為SA240 304,壁厚8mm。

圖2:容器示意圖

針對這個設備,我們計劃一種超聲波新技術-采用高頻導波進行檢測。在此首先簡單介紹一下導波的檢測原理:

超聲波在固體介質中傳播通常存在橫波和縱波兩種形式。當超聲波傳播介質被局限在一定的邊界內,邊界就會對超聲波產生反復不斷的反射,這樣就能形成超聲波導波。如圖3所示。

圖3 超聲波導波的產生

當超聲波傾斜入射到各向同性的工件邊界上,波源處的機械振動在工件中傳播時,由于工件自由表面的多次反射,使得超聲波被拘束在工件的邊界內而形成導波。與常規的超聲波一樣,導波在傳播過程中,碰到異質界面,部分能量會返回,并被探頭接收。我們可以通過分析回波信號,達到檢測工件母材的目的。

針對該設備,我們首先制作了對比試塊,對比試塊采用和被檢工件材質相同并帶有對接焊縫的板材制作,由于已經發現的裂紋位于焊縫附近,為了模擬真實情況及驗證焊縫對檢測的影響,所以試塊上人工缺陷的布置多位于焊縫附近,具體見圖4。

圖4 對比試塊及人工缺陷示意圖

試塊檢測情況:針對母材區域使用高頻導波檢測技術,根據對比試塊人工缺陷位置,試驗高頻導波對編號1#,2#,3#,4#缺陷的檢測情況,見圖5-圖7所示。

圖5 ?1#缺陷探頭位置及高頻導波檢測效果圖

圖6 ?2#缺陷探頭位置及高頻導波檢測效果圖

從圖6可以看出,探頭放置在距離2#缺陷遠120mm左右時,能夠發現并分辨出2#缺陷的回波。

 

圖7 ?3#和4#缺陷高頻導波檢測效果圖

由圖5~圖7可知,距離焊縫10mm及以外的母材區域可以用高頻導波技術進行檢測,并且檢測效果很好。以上只是在試板上的試驗結果,接下來還需要在實際檢測中去驗證。

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