炼油厂硫化氢H2S损伤检查
NDT检验员对炼油厂来说很重要，因为要检查的部件太多了，而NDT又是确保一切正常的关键。由于影响炼油厂部件的不同损坏机制的数量，检查员需要对每个部件的整个过程和风险有很好的理解。
在炼油设备上最常见的劣化过程之一是湿式硫化氢(H2S)裂化。顾名思义，当碳钢部件暴露在硫化氢和湿气中时，会发生湿式H2S开裂。湿式H2S开裂包含多种失效机制，包括氢致开裂(HIC)、硫化物应力开裂(SSC)、起泡和逐步开裂(见图1)。
图1 HIC引起的水疱、阶梯状裂纹图片
起泡和逐步开裂的进展
起泡是指由于氢气的聚集而产生的地下空洞。久而久之，这些空洞就会变成地下的“水泡”。氢气的积聚最终会在局部产生足够的压力，使得这些水疱试图通过连接来扩大。这些水泡的连接被称为逐步开裂，这对构件的结构完整性是非常有害的。如果水疱成功连接，金属强度将大大减弱，发生灾难性失效的风险迫在眉睫。
使用案例
一个25毫米(1英寸)厚的碳钢组件，已知的H2S水疱和逐步开裂用于此应用说明(图2)。
图2已知H2S损伤的碳钢部件
检查水泡时的挑战
超声波检测技术(UT)已在炼油厂应用多年，用于检测碳钢和其它材料的结构完整性。应用UT进行起泡和分阶段裂纹检测存在两个主要挑战。第一个是区分水泡与后墙的总损失(由于腐蚀或材料损失)。检查人员可能会误解UT数据，并认为起泡处反射的信号代表部件的末端(后墙)。这可能导致不必要的拒绝和组件的退役。
第二个挑战是很有可能无法检测到水泡之间形成的逐步开裂。因为UT检验常常是在0度检验的基材,发病率角度或者反射率逐步裂缝可能不是最优的信号(见图3)。在这种情况下,反射声音逐步裂缝可能不是由探头接收。
图3 - (a) 0度方向的声音，由水平反射镜反射回探头;(b) 0度方向的声音，由角度反射镜反射回探头
由于这种较差的反射率，当检查人员怀疑部件中含有H2S损伤时，通常会从不同的角度使用多个基团(见图4，其中使用了3个基团)。随后，他们将来自这些组的数据合并起来进行分析，这可能很麻烦，而且很耗时。
图4为了获得缺陷的最佳反射率，我们创建了三个组
TFM全聚焦法检测阶梯裂纹的解决方案
全聚焦法(TFM)涉及的发射顺序与常规UT或常规相控阵UT检测不同(TFM的详细信息请参阅“使用全聚焦法改善相控阵超声成像”)。
发射序列，即所谓的全矩阵捕获(FMC)，使一个更大的反射率从角度反射器，即使是零度接触检查。
与以前的技术相比，TFM的另一个优点是可以在组件的整个深度(使用适当的探测时)实现聚焦图像。
下图显示了OmniScan™X3探伤仪的声影响地图(AIM)模拟器,用于选择合适的探头和传播模式为25毫米组件(参见图5)。结果是一个图像,水泡可以被识别并逐步破解显然是发现了(参见图6)。
发射序列，即所谓的全矩阵捕获(FMC)，使一个更大的反射率从角度反射器，即使是零度接触检查。
与以前的技术相比，TFM的另一个优点是可以在组件的整个深度(使用适当的探测时)实现聚焦图像。
下图显示了OmniScan™X3探伤仪的声影响地图(AIM)模拟器,用于选择合适的探头和传播模式为25毫米组件(参见图5)。结果是一个图像,水泡可以被识别并逐步破解显然是发现了(参见图6)。
图5 OmniScan X3型探伤仪机载扫描方案的瞄准模拟器，显示灵活的5mhz PAUT探头的灵敏度指数为157.16
图6-TFM成像显示逐步开裂的连杆
TFM技术应用于逐步裂纹检测的局限性
重要的是要记住,解冻的脉冲序列技术可能不是适合每个应用程序。
单个元素脉冲不能产生足够的能量来穿透整个给定部分的深度。
例如,探针用于这个25毫米组件应用程序(64 MHz,元素)不会适合厚组件,因为这个探针的近场估计约26毫米。
试图超过探测器的物理限制使用解冻技术将导致贫穷和不准确的结果。
同时,一定要为应用程序选择合适的探头。
当使用TFM技术时，另一个重要的考虑因素是为检查输入的零件几何形状和材料声速值的准确性。
这种技术提供了多种波集(传播模式)，所以从后壁到探头的反射是可以预期的。
这些波集(TTT、TTTT、TLT等)的缺点是，关于部件厚度或声速的错误信息会成倍地增加尺寸误差的空间。
在一个特定的位置上，预期的反弹越多，如果实际情况不符合输入的值，软件计算的偏差就越大。
因此，谨慎使用这些模式并注意结果的潜在变化是很重要的。
图7速度输入:半跳跃(half-skip, TTT)中2.5%的值差异导致垂直缺口信号损失17.9 dB
结论
全聚焦法(TFM)是一种有效的H2S损伤检测工具，但使用正确的探头对检测H2S损伤起着重要的作用。
用于TFM处理的FMC发射序列有助于改善对扫描表面不水平的缺陷的反射率。
这导致更大的可能性检测到以前的挑战性缺陷，如逐步破解链接。
此外，带有AIM模拟器的OmniScan™X3扫描计划工具可以帮助提前确保所选择的探头、楔块和波集在零件和目标缺陷上表现良好。
请参阅“使用TFM(全聚焦法)检查的目标建模工具为反射器选择最佳传播模式”。