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导波检测技术应用案例

发表时(shi)间:2015/1/25 15:45:41  阅读次(ci)数:

 

导波检(jian)测(ce)技(ji)术应用(yong)案例(li)

江苏中(zhong)宇(yu)检(jian)测有(you)限(xian)公司

 4.1高频导波检(jian)测技(ji)术

n近年来(lai),越来(lai)越多的压(ya)力(li)管道(dao)或压(ya)力(li)容器在定期检(jian)验中,无法做到开罐全面检(jian)验,以致于不能得到管道(dao)或母材的质(zhi)量信(xin)息,针(zhen)对承压(ya)设备在不开罐或在役的情(qing)况下检(jian)验检(jian)测,在新的需要下越显重要。

n另外,一些(xie)(xie)化工(gong)企(qi)业(ye)随(sui)着新生产工(gong)艺(yi)的(de)(de)改(gai)进,越来越多(duo)的(de)(de)用(yong)到一些(xie)(xie)新材(cai)料(liao)来制造关键的(de)(de)化工(gong)装备,比如(ru)钛、锆、钯等,使(shi)用(yong)这(zhei)些(xie)(xie)材(cai)料(liao)的(de)(de)换(huan)热器、压力容器或复(fu)合材(cai)料(liao),比普通(tong)钢材(cai)具有更好的(de)(de)耐腐蚀性,但(dan)是价格也(ye)比较昂贵,新材(cai)料(liao)的(de)(de)应用(yong)提高了(le)企(qi)业(ye)的(de)(de)产品(pin)质量的(de)(de)设备使(shi)用(yong)寿(shou)命,也(ye)为材(cai)料(liao)质量检测带来了(le)新的(de)(de)课题。

 

n由(you)于生产(chan)工艺的不成(cheng)熟,一些(xie)新(xin)材料(liao)在设备(bei)制(zhi)造过程(cheng)中,可(ke)能会存在一些(xie)质(zhi)量安全(quan)隐患(huan)。

n在一些压力容器(qi)封头成(cheng)型(xing)过程中,如果(guo)工艺(yi)控制不当(dang),变形(xing)较大(da)的弧形(xing)部(bu)位经常(chang)容易产生裂纹。

 

 

 

常(chang)规无损(sun)检测局限性

n对一些(xie)贵重合金材料封头母材裂纹的(de)检测(ce)一般可以采用渗(shen)透、超声(sheng)波、射线检测(ce)等方法。

n渗透(tou)检(jian)测(ce)效率较高,但是只能(neng)检(jian)测(ce)出(chu)表面(mian)开口的(de)(de)裂纹(wen)缺陷,无法(fa)检(jian)出(chu)母(mu)材(cai)内部的(de)(de)裂纹(wen)。

n超声波(bo)检(jian)测采用斜探头扫(sao)查(cha)可以检(jian)测母材表(biao)面(mian)及内部裂纹(wen),但是需(xu)要多个方(fang)向进行扫(sao)查(cha),且手动扫(sao)查(cha)检(jian)测效率(lv)很低。

n射线检测(ce)成本较高,且受裂纹(wen)角度(du)的(de)影响(xiang),较小的(de)裂纹(wen)容易(yi)漏(lou)检。

 

高频导波检测技术原理

n高步导(dao)波(bo)(bo)属于超声波(bo)(bo)范(fan)围,导(dao)波(bo)(bo)是由(you)多个不同波(bo)(bo)群组(zu)成,换(huan)能器(qi)以临界角的(de)(de)角度(du)在(zai)工件上(shang)时会在(zai)其表面(mian)产(chan)生爬波(bo),但是爬波(bo)不能在(zai)在(zai)个无应力(li)表面(mian)很好地单(dan)独产(chan)生,伴随爬波(bo)在(zai)大多数物体(ti)内部(bu)会产(chan)生一种一般称之为头波(bo)的(de)(de)剪(jian)切波(bo)(横波)。在(zai)板壁或(huo)板材的(de)两个表(biao)面(mian)上头(tou)波将会在(zai)相(xiang)反的(de)表(biao)面(mian)上产生另一个爬波(次级(ji)爬波),以(yi)至(zhi)于爬波(bo)再沿(yan)各(ge)个(ge)表(biao)面不断衍生新的头波(bo),头波(bo)用一个(ge)明确的角度(du)以(yi)平行(xing)的波(bo)阵(zhen)面传播,这个(ge)角度(du)就(jiu)是横波(bo)在(zai)材(cai)料在(zai)的临界角。

 

 

探(tan)头在临界(jie)角时所产生(sheng)的(de)爬(pa)波和头波示(shi)意(yi)图,由(you)限定(ding)尺寸的(de)探(tan)头所产生(sheng)。

(C)为爬(pa)波,(H)为头波,(P)为纵(zong)波(bo),(S)为横(heng)波,

 

n           高频(pin)导(dao)波检测技(ji)术(shu)应用(yong)在贵重(zhong)合金材料封头母材检测上的(de)工艺路线:

n           试(shi)块的设计及加工(gong)。试(shi)块材料(liao)与厚度应与被(bei)检(jian)工(gong)件一致,并设计加工(gong)一些人工(gong)缺陷。

n           高频导波(bo)检测工艺的研(yan)究

n           现场(chang)试验及应用。

n           性能指标(biao):

n           能(neng)检出(chu)0.5×10mm(×)的(de)线性缺陷(xian)。

 

高频导波(bo)检测技术优越性

n使(shi)(shi)用(yong)高频导波(bo)(bo)(bo)技术(shu)时,需使(shi)(shi)用(yong)专用(yong)探头(tou),探头(tou)发出超声组波(bo)(bo)(bo),其波(bo)(bo)(bo)宽和(he)基本波(bo)(bo)(bo)长(zhang)与(yu)被(bei)测(ce)板壁厚有(you)关(guan),组波(bo)(bo)(bo)在被(bei)测(ce)表(biao)面(mian)之间发生干扰,在传(chuan)播过程中,充满整个(ge)被(bei)检工(gong)件,如(ru)果有(you)裂纹、凹坑及腐蚀(shi)缺(que)陷,将(jiang)产生相应回(hui)波(bo)(bo)(bo),并传(chuan)给(ji)探头(tou)。

n对于平板(ban)状工件的导波检(jian)测,一般检(jian)测区域为1~2m扇形(xing)或长方(fang)形(xing)区域,工(gong)件厚度一般为6~40mm,灵敏度最高可(ke)以检测1%T的线状缺陷(xian)。

n检测速度快(kuai),最高可达(da)0.5m2/s,远(yuan)高于(yu)普(pu)通超声波对封(feng)头(tou)的(de)检测。

 

对比试块检测结果

n分别(bie)在T=14mm的对比试块的两端用导(dao)波探头进(jin)行平行扫查(cha),分(fen)别(bie)如(ru)图7和图8

n在对比试(shi)块的(de)(de)导(dao)波检测中(zhong)(zhong),由于(yu)对比试(shi)块两端(duan)面的(de)(de)影响,会有(you)一个强烈(lie)的(de)(de)信号图(tu)像,在实际工件中(zhong)(zhong)则不会有(you)类(lei)似(si)边(bian)界的(de)(de)干扰信号。

3 #缺陷导波图像(1000mm距离)

 

图(tu)4 #缺陷导波图(tu)像(1000mm距离)

在试(shi)板中不同距离40%T深度φ5孔(kong)的导波检测(ce)效(xiao)果

 

 

应(ying)用案例

n20086月(yue)在(zai)无锡一家(jia)企业(ye)对其锆材(cai)加工的封(feng)头检测中,发现10多处(chu)裂(lie)纹。

 

 

高频导(dao)波检测封头(tou)时所发现的裂纹及扫查图像

 

 

 

 

南京某企业一台覆沙(sha)罐,内表面导波(bo)检(jian)测所(suo)发现(xian)的外表面焊接(jie)垫板。

 

4.2 低(di)频导(dao)波(bo)检测(ce)原(yuan)理

n导(dao)波检测是(shi)国(guo)际上目前新兴起的(de)一种无损检测方(fang)法,它(ta)在(zai)许多行业都开始进(jin)(jin)行试(shi)用(yong),特别(bie)是(shi)在(zai)用(yong)管道(dao)的(de)检验(yan)上,英国(guo)等西方(fang)国(guo)家(jia)已经进(jin)(jin)行了多年的(de)研(yan)究,取得了许多实(shi)际检测的(de)经验(yan),为(wei)导(dao)波检测的(de)标准化(hua)做出了积极的(de)贡(gong)献。

n导(dao)波(bo)属于超声波(bo)范围(wei),当(dang)传播超声波(bo)介质的断(duan)面尺寸小于波(bo)长数倍时(shi),纵波和(he)横波不能独立存在,此时会产生一(yi)种与介(jie)质断面尺寸有关的特殊波动,称为导(dao)波(Guided Wave)

低(di)频导波检测(ce)原理(li)

n管道(dao)检(jian)测中所应(ying)用的导波频(pin)率范围大(da)致为20KHz~100KHz,不同频率(lv)的导波对(dui)各(ge)种特征反射(she)体其(qi)反射(she)回波比例不同。

n导(dao)波主(zhu)要沿管(guan)道轴向传输(shu),平均分布于管(guan)壁内(nei)部(bu),当导(dao)波传输(shu)过程中遇到缺陷时(shi)(缺陷(xian)在环状截面有一定的面积(ji)),导(dao)波会在缺陷(xian)处返回(hui)一定比例的(de)反射波,因此可根据反射波来发(fa)现缺陷(xian)和判断(duan)缺陷(xian)的(de)大小(xiao)。

导波检测原理

n导波的(de)检测灵(ling)敏度用管道(dao)环状截(jie)面(mian)(mian)上的(de)金属缺损面(mian)(mian)积与管道(dao)环状截(jie)面(mian)(mian)的(de)百分比评(ping)价,目(mu)前的(de)检测水(shui)平(ping)可达到3%,即当缺损面积达(da)到总(zong)截面积的3%便可检出。

导波检测原理(li)

n管道(dao)导(dao)波(bo)检测(ce)示意图:

 

 

 

导波检测(ce)的优越(yue)性

n            只要在管道上某(mou)一段部位(约0.5米(mi)(mi)长(zhang))安(an)装探头卡环,便可对(dui)卡环两侧各数十(shi)米(mi)(mi)长(zhang)度的管道(dao)进行100%的快速检测。

n            可(ke)以检测(ce)空中和水(shui)下管(guan)道而(er)无需在空中或水(shui)下作(zuo)业 。

n            可以检(jian)测(ce)被(bei)保(bao)温或绝热材料包覆的(de)管道,除安放(fang)探头的(de)位置外,无需破坏包覆层。

 

导波检测的优越性

n           可以检测难以接近区段的(de)(de)管(guan)道,例如有(you)管(guan)夹,支座,套环的(de)(de)管(guan)段,被墙壁,容器壁,其(qi)它(ta)管(guan)子(zi)或结构(gou)件(jian)阻碍的(de)(de)管(guan)段,桥(qiao)梁下的(de)(de)管(guan)道以及穿越道路,堤坝的(de)(de)管(guan)道,而无(wu)需破(po)坏造成障碍的(de)(de)结构(gou)。

n           可在运(yun)行(xing)状态下进行(xing)在线(xian)检测。

n           检(jian)测现(xian)场无需用电(dian),无污染、不影响周围工作,2~3人即可进(jin)行操作(zuo),每天检测长度达(da)5公里(视现场条件)

 

导波检测的特点

n导波容易检出的缺陷包括局部(bu)腐蚀(shi)(shi),冲蚀(shi)(shi),机(ji)械损伤,成群的点蚀(shi)(shi)以及环向(xiang)裂(lie)纹。对均匀腐蚀(shi)(shi),个别点蚀(shi)(shi),轴向(xiang)裂(lie)纹,焊(han)缝中的小(xiao)缺陷则(ze)不(bu)敏感。但如果轴向(xiang)裂(lie)纹和焊(han)缝中的缺陷足(zu)够大(da),也(ye)是可以检出的。

n导(dao)波一次检测的可(ke)检测长(zhang)度(du)可(ke)达(da)卡(ka)环两(liang)侧各80米。当管(guan)内有介质(zhi)或外(wai)面包裹(guo)有沥青等(deng)材料,或管(guan)壁及内部存在较大的缺陷(如(ru)裂纹、未焊透、腐(fu)蚀(shi)坑等),以及(ji)管道结(jie)构特征(如焊缝余高、接管、支架、变径处等(deng))会使一次可检测长(zhang)度减(jian)少(shao),减(jian)少(shao)程度与管道(dao)腐蚀程度、具(ju)体接触物质特性、管道(dao)结构特征有关。

 

导波检测的特点

n        在导波检(jian)测(ce)前应做的准备(bei)工作:

n        查阅(yue)管道的原(yuan)始资料(liao);

n        绘制管(guan)道的单线图;

n        检查管(guan)道周围的附(fu)着物,包括介质、防腐(fu)层、接管(guan)、安全阀(fa)、法兰(lan)、焊接支撑等;

n        编制检测方案。

导(dao)波在国(guo)内的应用

n江苏省特检院是国内第一家引进导波检测技术与设备的单位。

n该设备(bei)为(wei)英国(guo)帝(di)国(guo)学院导波公司(GUL)所生产的(de)Wavemaker SE16 Pipe Screening Instrument 系统,该系统可以设(she)置多组(zu)探头对检测位置两侧方向(xiang)同时进行工作。

n20041月我所有6名(ming)技(ji)术人员(yuan)接受(shou)了(le)该公司(si)的技(ji)术培训,并全部(bu)考核合格(ge)。

以下为导波检测设备

 

 

导(dao)波在国(guo)内的(de)应用

nWavemaker SE16导波检(jian)测(ce)系统包括:导波检(jian)测(ce)仪(yi)、检(jian)测(ce)软(ruan)件、笔记本电脑、探头(tou)架、探头(tou)以及(ji)其(qi)它(ta)辅助工具等。

n检测适用范围:2~40英寸规格(ge)的管(guan)道(dao)。检测(ce)环境包括:空(kong)管(guan)道(dao)、有(you)介质管(guan)道(dao)、有(you)防腐(fu)层管(guan)道(dao)、有(you)运(yun)行振(zhen)动的管(guan)道(dao)、有(you)锈蚀(shi)的管(guan)道(dao)等。

n在导波检(jian)测应用(yong)(yong)前,我所针对(dui)在用(yong)(yong)管道的缺(que)陷特征(zheng),模拟了大量(liang)的缺(que)陷进行(xing)导波检(jian)测研究。

n目前,导(dao)波检(jian)测(ce)已(yi)经在扬子石化公司(si)、南(nan)通(tong)热(re)电厂(chang)等单位进行(xing)了(le)试验应用,取得了(le)良好的检(jian)测(ce)效果。

管(guan)道低频导波检测(ce)现场

 

这是一(yi)张管道较好部位的导波(bo)检测(ce)图

 

这是一张(zhang)管道表面有点状腐蚀坑的导波检测图

 

 

 

导波在(zai)国内的(de)应(ying)用(yong)

n在导(dao)波检测图上(shang),一般(ban)有以下(xia)几种(zhong)特征反(fan)射波:

Ø焊缝;

Ø法兰(lan);

Ø焊接件(支撑、接管等)

Ø腐蚀(shi)坑;

Ø其它缺(que)陷(损伤、裂纹等)

n通过对导波检测图(tu)中各(ge)种反(fan)射波的(de)识别(bie),来判定管道中是否有腐蚀、裂(lie)纹等缺陷的(de)存在。

n比较缺陷反射回(hui)波的高度可(ke)以(yi)估(gu)计缺陷在环截(jie)面上(shang)的大小比例和大概位置(zhi)及严重程(cheng)度。


 

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