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不要在压力下开裂:涡流阵列如何帮助发现不锈钢管中的氯化物应力腐蚀开裂

2023-03-29

许多无损检测 (NDT) 技术,但并非所有技术都适用于每种类型的应用。例如,X 射线、射线照相术和计算机断层扫描无法在无法访问资产两侧的情况下部署,并且需要对操作员进行大量培训。同样,超声波检测用途广泛,但需要与被测表面直接接触并适当耦合,这并不总是可行的。

当谈到氯化物应力腐蚀开裂(ClSCC 或 CSCC)时,一种可导致不锈钢管道发生灾难性故障的腐蚀类型,渗透检测 (PT) 是最常用的检测技术。然而,涡流阵列 (ECA)与 PT 相比具有多项优势,包括检测远端缺陷的能力。在本文中,我们将探讨 ECA 相对于 PT 在检测 CISCC 方面的优势。

氯化物应力腐蚀开裂是不锈钢暴露于海水、除冰盐或工业化学品等含氯化物环境时发生的一种腐蚀。CSCC 可能导致不锈钢管发生灾难性故障,这使其成为石油和天然气、化学加工和核电行业的资产所有者和运营商的重要关注点。

让我们考虑一个组件,该组件处于含有高浓度氯化物的环境中,它会沉积在不锈钢上。一开始,量很小,不会造成任何损坏,但随着时间的推移,氯离子会在表面积累,从而形成点蚀或裂缝。

这些凹坑和缝隙可能会随着腐蚀继续发展,但在材料中存在残余应力或其他机械约束的高温环境 [≥ 60 摄氏度(140 华氏度)] 中,裂纹可能开始形成并趋于发展比腐蚀快。

产生应力腐蚀开裂 (SCC) 或疲劳裂纹

1:(从左到右)应力腐蚀开裂 (SCC) 或疲劳裂纹在凹坑底部成核,SCC 裂纹高度分支,而腐蚀疲劳裂纹几乎没有分支。

液体渗透检测

2:渗透检测

渗透检测是检测不锈钢管道中 ClSCC 最常用的技术。PT 涉及在管道表面涂上染料,然后将其擦掉,将染料留在可能存在的任何裂缝或缺陷中。虽然 PT 在检测表面缺陷方面很有效,但它无法检测管道远端或管壁内部的缺陷。

人们普遍认为渗透检测具有以下优点:

  • 对小的表面不连续性敏感

  • 材料限制少:适用于金属、非金属、磁性、非磁性、导电和非导电材料

  • 适用于复杂的几何形状

  • 视觉、真实世界的结果

  • 液体渗透检测设备高度便携

  • 液体渗透检测设备单独非常实惠

然而,PT 也有很多缺点:

  • 仅对表面破损缺陷敏感

  • 需要进行大量且耗时的预清洁,因为关键的表面污染物会掩盖缺陷

  • 仅适用于相对无孔的表面材料

  • 需要直接接触被测表面

  • 多进程测试程序

  • 没有定量的深度尺寸

  • 没有可用于进度监控的可记录数据

  • 还需要耗时的后清洁

  • 环境问题,PT 可能需要昂贵的处理和处置化学品

  • 用户依赖

CSCC涡流检测

涡流检测 (ECT)涡流阵列 (ECA)是更先进的技术,可以比 PT 更准确和精确地检测 ClSCC,并且可以节省大量时间和金钱。ECT 系统的初始成本较高,但不需要消耗性化学品,几乎不需要表面处理,并且在典型应用中比液体渗透检测更快,尽管它依赖于用户。

涡流阵列检测通过使用成行排列的多路复用线圈阵列(而不是一个或两个线圈)改进了 ECT 技术,这允许在单次扫描过程中覆盖更大的区域。

ECA 相对于 ECT 的优势显而易见:

  • 更广泛的覆盖范围导致显着更快的扫描

  • 较大的 ECA 探头大大降低了对操作员的依赖性,并提供比手动光栅扫描更好的数据

  • ECA 提供更好的检测能力,以及准确的缺陷定位,因为检测数据可以编码,而且,也许最重要的是,提供尺寸测量能力

  • ECA 不需要使用化学品或染料,使其成为更安全、更环保的选择

  • 更简单的 ECA 扫描模式使分析明显更简单、更快速且毫无疑问

  • 可以记录数据,使缺陷进度监控成为可能

使用 ECA 进行远侧检测

在 CSCC 方面,ECA 优于 PT 的主要优势是它能够检测远端缺陷。这些缺陷位于放置 ECA 探头的管壁的另一侧。在长单驱动器拓扑结构中使用低频线圈,可以达到大约等于一个线圈直径的厚度。

使用 ECA probes.svg 进行壁面损失检测3:当壁厚 (WT) 大约等于一个线圈直径 (OD) 时,ECA 探头可以检测到壁厚损失低至 20% 的远侧体积缺陷。

ECA 探头和仪器选择

Eddyfi Technologies 生产其广受欢迎的Spyne™探头的低频版本, 以允许远程检测不锈钢或铝等有色金属材料中的腐蚀和裂纹。

用于远侧检测的 Spyne 低频探头

4:用于远侧检测的 Spyne 低频探头

用于远侧检测的 I-Flex 低频探头

5:用于远侧检测的 I-Flex 低频探头

在 6 毫米(0.23 英寸)厚的铝板中,可以从相反的表面进行扫描并检测到浅至 1.2 毫米(0.047 英寸)(20%) 的平底孔。

I-Flex XL 扫描显示平底孔的 SS316 板数据

 I-Flex XL 扫描 SS316 板,在墙的远端有制造的平底孔

用于涡流阵列表面检测的 Reddy® 表面 ECA 仪器(左)Ectane® 3(右)

用于涡流阵列表面检测的Reddy ®表面 ECA 仪器(左)Ectane ® 3(右)

Ectane 3或极其便携的Reddy Surface ECA兼容,检查员可以轻松地在广泛的行业和地点进行检查,而Magnifi ®采集和分析软件则可以捕获高质量的可重复数据。

一个真实世界的例子

在 WT 约为 6 毫米(0.23 英寸)的 SS316 管道中,可以在内部腐蚀成为 SCC 成核点之前的早期阶段检测到内部腐蚀。

I-flex 带手动管道扫描仪,从外部扫描管道。 内壁的 C 扫描镜像。

图 8:带有手动管道扫描器的 I-Flex,从外部扫描管道。请注意,C 扫描是内壁的镜像,因为我们是透过它看的。

总体而言,虽然渗透检测是检测外部 CSCC 和不锈钢管道腐蚀的常用且有效的技术,但ECA 在准确度、精度、速度和检测远端缺陷的能力方面具有显着优势随着行业继续将安全和效率放在首位,ECA 可能会越来越受欢迎,用于检测和预防不锈钢管道中的 ClSCC。


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