相控阵探伤对管道的腐蚀情况进行轴向检测

应用

管道腐蚀的检测解决方案：使用奥林巴斯的安装了定制垫板的HydroFORM扫查器在管道的轴向上进行扫查。

背景

自从HydroFORM扫查器被引进到管道检测市场后，这款扫查器便证明了其在腐蚀成像工作中所具有的非凡价值。得益于HydroFORM扫查器的创新性水层概念，以及相控阵超声技术的使用，使用这款扫查器进行的检测，与使用常规超声（UT）技术的检测相比，在检测速率以及数据的质量与密度方面，都有了很大地提高。

问题

确保管道的完整性，特别是不受腐蚀的侵害，是石油化工行业中的一个主要关注焦点。为保证管道系统检测的可靠性和有效性，一定要为检测人员配备完成检测所需的适当的工具。在检测管道的腐蚀情况时，有时只需要在管道的轴向（纵向）上检测管道的一段区域。例如：

• 对于直径较小的管道，在进行周向扫查时，需要进行过于频繁的步进操作；

• 管道上可能存在缺陷的区域集中分布在管材周向上的某个特定区域，或者

• 不可能从360度的各个方位上接触到管道。

标准的HydroFORM和ChainSCANNER套装是经过验证的可以完成周向检测的解决方案，不过，HydroFORM扫查器在不借助辅助设备的情况下，还不适于完成纵向扫查。通过使用步进点击器，或以手动方式使用软件步进点击器的方法，可以采集到多段管道的数据，并将这些数据堆叠在同一个数据文件中。但是，因为存在声束偏转和耦合问题（当探头的主轴与管道的表面呈相切的状态时，声束偏转情况和耦合效果会表现得非常不同），在完成这种应用的过程中，需要进行某些调整。

要确保声束以预想的0度角入射到管道的表面，就需要偏转声束的方向。而且，晶片间距较大且频率较高的探头，如：标准的7.5L64-I4，很有可能产生旁瓣，而旁瓣会扰乱整个S扫描图像，并使能量从主瓣中漏失。

如果垫板的曲率半径与管材的直径不能形成足够吻合的状态，则还会产生漏水的问题。

解决方案

要克服这些困难，我们可以将一款更合适的相控阵探头与装有专用曲面垫板的HydroFORM扫查器一起使用，完成检测应用。

套装组件

问题

虽然这种特殊的应用与常规的HydroFORM应用相似，但是在软件和硬件方面还是有一些不同之处。

一般情况下，优化的检测配置是使用一组线性法则，其有效孔径的宽度约为4毫米（5L128-I4相控阵探头的8个晶片）。在大多数情况下，聚焦深度可被设置为表面以下约2毫米的位置。

图1：典型的设置向导的配置

图1中的结果来自一个特定的OmniScan向导，这个向导所使用的配置为所有入射声束都垂直于被测材料的表面。将工件定义为轴向管材，然后执行向导中的步骤。这个配置（外径为12.75英寸）的周向覆盖长度从第一个法则到最后一个法则约为55毫米。应该注意探头两端探测到的缺陷看起来比探头中间探测到的缺陷要稍微小一些，因为随着夹角的增加，声束之间的距离会变窄。

图2：为了保持探头与管道的良好耦合效果，需要使用一个可选的曲面垫板。

检测直径在12英寸到20英寸之间的管道时，需要使用定制的曲面垫板，以确保获得合格的耦合效果（参见图2）。上述套装中包含两个垫板，一个垫板（额定外径14英寸）用于检测外径为12英寸到16英寸的管道，另一个垫板（额定外径为18英寸）用于检测外径为16英寸到20英寸的管道。

当小车型HydroFORM扫查器被放置在管道上平滑、规则的区域时，使用旋钮调整水层，以使所有聚焦法则都能在0毫米的真实深度上探测到管道的表面（参见图3）。 所得到的S扫描将管道的表面显示为平面。

注释：根据在管道周向上放置扫查器的不同方向，HydroFORM的气泡管理系统可能会有不同的表现。可能需要在管道上快速来回移动扫查器，以在开始进行采集之前，去除水舱中存留的气泡。

图3：将管道的表面显示为平面的S扫描

建议进行灵敏度校准，以使聚焦法则的波幅达到一致的水平，而且还可以使用时间校正增益（TCG），在防止界面信号过度饱和的情况下，补偿声波在材料中的衰减性。

借助校准向导，可以为所有聚焦法则完成灵敏度校准。在外径和内径上都可以手动添加TCG点（理想的情况是在使用校准试块时）。

本节说明对外径为12英寸的管道进行检测所获得的结果。

图4：外径为12英寸的管道上的腐蚀检测区域以及几个平底孔（FBH）。

图5表明腐蚀区域在OmniScan探伤仪屏幕上的成像情况。所有121个聚焦法则对应于周向约为55毫米的管道区域（参见图1），周向分辨率为0.5毫米。

图5：表明腐蚀区域厚度的图像

图6显示了一个使用非常优质的信噪比捕获的3毫米平底孔，其剩余壁厚为7.5毫米。

图6：表面以下7.5毫米深度处的一个3毫米平底孔

结语
HydroFORM扫查器要进行轴向扫查所需满足的条件如下：
· 可检测管道的外径范围的下限额定为12英寸。
· 在检测外径在12英寸到20英寸的管道时，使用两个曲面垫板（两个垫板都包含在套装中）。在检测外径超过了20英寸的管道时，可以使用标准的HydroFORM垫板。
· 通过奥林巴斯的OmniScan MX2或OmniScan MX向导，计算正确的聚焦法则。
· 使用OmniScan MXU软件的4.4R2版本或更新的版本。
· 要根据管道的直径，选择具有适当的晶片间距和频率的探头，以获得所需的声束偏转效果。