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裂纹的无损检测方法

2022-09-08

                              细节

发电石化和工业部门的老化基础设施受到循环载荷和疲劳应力的影响,导致材料或固定设备暴露于破坏性条件下的开裂物理响应。作为最普遍的缺陷之一,开裂有各种尺寸和形状,从表面断裂裂纹到高温氢侵蚀 (HTHA) 开裂。

疲劳裂纹

疲劳开裂是工业资产的主要破坏机制之一。低于材料极限拉伸应力或屈服应力的循环应力(如腐蚀、温度、过载、冶金结构和残余应力)的组合导致疲劳开裂。它发生在三个阶段:1)裂纹萌生,2)稳定的裂纹扩展,3)快速断裂。由于即将发生断裂的唯一迹象是难以看到的裂纹,因此疲劳损伤尤其具有威胁性。

应力腐蚀开裂

应力腐蚀开裂 (SCC)可导致通常在较高温度下受到拉伸应力危害的正常适应性金属合金的意外失效。它是在腐蚀性气氛中形成的不断增长的裂纹,具有高度的化学特异性。应力腐蚀裂纹机制可以采取多种形式,例如沿晶 SCC、穿晶 SCC 或枝晶间 SCC。它通常进展迅速,并且会以不同的方式影响材料,从干裂到灾难性故障。它在储罐压力容器和工艺管道的焊缝、热影响区(HAZ)和基材周围突出。

胺裂解

胺裂纹是压力容器、锅炉和管道系统表面出现的一种应力腐蚀开裂形式,其安装的喷嘴呈放射状投射开裂。

氨应力腐蚀开裂

氨 SCC 常见于具有冷却水功能的黄铜管中,由于生物生长或其他杂质而被氨污染。

氯化物应力腐蚀开裂

作为最常见的 SCC 形式之一,氯化物应力腐蚀开裂表现为高度分支的蛛网状裂纹。外部氯化物应力腐蚀开裂 (ECSCC) 是奥氏体不锈钢中出现的一种绝缘下腐蚀 (CUI) 。

碳酸盐裂化

在高 pH 值和高浓度碳酸盐溶液中更具威胁性,碳酸盐裂解是一种普遍存在于石油和天然气生产、化学加工和石油精炼行业的碱性应力腐蚀开裂 (ACSCC) 形式。


湿法硫化氢裂解

像炼油厂这样的湿硫化氢服务环境会在暴露的碳钢设备中出现裂纹。湿 H2S 开裂可以在没有警告的情况下形成,需要先进的 NDT 技术才能检测到。

氢致开裂

氢致开裂 (HIC) 是钢中以气泡或气泡裂纹形式出现的湿 H2S 开裂。HIC 损伤是石油和天然气工业中常见的降解机制。有一些 NDT 技术专注于识别、测量和跟踪 HIC,但全聚焦法 (TFM)已证明通常是首选技术。

应力定向氢致开裂

应力取向氢致开裂 (SOHIC) 由沿厚度方向通过穿晶解理裂纹连接的泡状裂纹组成。它比 HIC 更严重,因为它大大降低了材料的承载能力。


高温氢腐蚀开裂

当暴露在高温和高压下时,钢中会发生高温氢侵蚀 (HTHA) 开裂,以气泡的形式出现,这些气泡结合在一起在钢晶粒边界处产生微裂缝。降低的金属强度导致钢中形成裂纹。HTHA 可能导致关键设备发生故障,包括交换器、管道、焊缝和催化设备。


热裂纹

热裂可能是温度变化过大的结果。例如,它可以在冷却系统的管道部分中找到。对于发电部门,热疲劳开裂可归因于特定的运行条件和线路几何形状(例如弯头和连接)。

支化开裂

断裂力学问题,当临界恒定速度与临界应力强度配对时会出现分支裂纹。脆性材料的不稳定断裂和强钢中的 SCC 会出现成簇的连接裂纹、分支裂纹。

开裂无损检测

在所有生产阶段和使用寿命期间对工业设备进行定期检查是避免资产故障的重要组成部分。他们协助设施寿命管理和老化工厂的组件适用性评估。裂纹检测是检测裂纹的过程,通常通过无损检测 (NDT)。早期检测可以采取预防措施来减轻潜在故障并确保运营效率。不同的无损检测方法用于检测管道、储罐、压力容器或其他资本资产的裂缝。粗糙的表面、油漆或其他类型的保护涂层增加了与裂纹表面检查相关的挑战。

裂纹的表面检测

涡流检测 (ECT)涡流阵列 (ECA)可快速检测表面破裂裂纹,通常只需极少的表面处理(如果有的话)。用户可以收集他们评估的数字记录并测量表面破裂裂缝的深度 - 直接优于 PT 和 MT。Eddyfi Sharck™探头专为使用切向涡流阵列 (TECA™)技术在碳钢中开裂而设计这些探头通过油漆或其他保护涂层定位、测量和确定裂缝大小。例如,其他标准 ECA 探头可检测不锈钢材料中的裂缝并确定其大小。ECA 探头与Eddyfi Reddy ®配合使用,一台为一系列新应用解锁表面检测的便携式仪器。Eddyfi Spyne™专为应力腐蚀开裂而设计,是一种适应性强的表面 ECA 筛选工具,具有高速、检测概率 (PoD) 和效率,不会留下任何裂纹。对于裂纹的表面检测,涡流检测是理想的选择。

交流场测量 (ACFM ® )是另一种电磁检测技术,可以非常有效地检测表面破裂裂纹。ACFM 最初是作为潜水员在海底检查导管架结构时发现和深度尺寸疲劳裂纹的一种方法而开发的,因此该技术已成为海底裂纹检测的基准也就不足为奇了。准确深度尺寸缺陷的能力——使在存在涂层和海洋生物的情况下——产生所需的信息,以允许保护和延长这些资产的使用寿命的工程决策。


裂缝的体积检查

相控阵超声检测 (PAUT)已被公认为裂缝体积检测的最佳检测技术之一。它有效地用于发现疲劳开裂、SCC 或台阶宽开裂。这是确定适应症大小和定期监测的一种行之有效的方法。M2M Gekko ®Mantis™等 PAUT 探伤仪也用于表征 HTHA 开裂。由于 HTHA 缺陷非常小,因此使用传统的 UT 很难检测到它们。通过将超声波能量聚焦在一个小点上,TFM 对这些小缺陷很敏感。使用TFM,无论缺陷的深度如何,都能获得出色的分辨率,并且可以检测到 300 微米的缺陷。这就是为什么 TFM 已被全球石油和天然气公司纳入检查范围,作为早期检测 HTHA 损坏的一种手段

Gekko 是理想的探伤仪,同时提供传统的 UT、标准 PAUT、TOFD 和实时全聚焦方法 (TFM)。Gekko 或 Mantis 提供的 S 扫描通过同时扫描区分氢致开裂的不同阶段。为防止关键的工厂设备出现缺陷,可以使用带有 TOFD 的 PAUT 通过简化的软件界面Capture™来监测起泡裂纹和逐步开裂。M2M Gekko 已成功应用于航空航天领域的紧固件孔检测以及铁路行业的滚动接触疲劳 (RCF) 裂纹检测。

Eddyfi Technologies 为广泛的裂纹检测应用提供可重复、可操作、有意义和预防性数据收集的先进无损检测解决方案。

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英国Teletest 超声波和磁伸缩导波检测仪:Sonyks超声波和磁伸缩导波检测仪

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俄罗斯Spektroflash(史克龙斯) 射线机MRXD-160 便携式X射线机,MAPT250 X射线探伤机,MRXD-300 工业用定向x射线探伤机。

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