超聲導波檢測技術在石化裝置上的應用

王汾源

（中國化工集團油氣股份有限公司，北京100080）

超聲導波檢測技術在石化裝置上的應用

王汾源

（中國化工集團油氣股份有限公司，北京100080）

通過檢測3個實際案例，介紹了超聲導波檢測技術在石化裝置缺陷檢測方面的應用。該技術不僅可用于公用系統工程管道的腐蝕檢測，還可用于主要生產裝置重點腐蝕部位的隱患排查，能準確判斷嚴重腐蝕的部位，對裝置腐蝕防護和長周期運行有重要意義。

磁致伸縮 超聲導波 管道 腐蝕 檢測

管道腐蝕泄漏是制約煉油裝置長周期安全平穩運行的主要因素之一。某煉油廠2013年到2015年共發生設備管線腐蝕泄漏事故268起，其中管道泄漏148起，占56%。局部腐蝕減薄是造成管線泄漏的主要原因，占74%。目前企業對管線腐蝕采取的監檢測措施包括超聲波測厚、腐蝕探針和腐蝕介質分析等，這些技術可有效監控均勻腐蝕減薄。但是對于局部腐蝕，由于腐蝕影響因素眾多，準確布置腐蝕監檢測部位十分困難，造成腐蝕泄漏事故仍不斷發生。超聲導波檢測技術可以長距離定性判斷管道缺陷情況，準確定位缺陷部位（包括點蝕和坑蝕等局部腐蝕），近幾年在國內石油化工行業中的應用日益廣泛。和接受導波，只適用于鐵磁性材料的檢測。間接法是先在磁致伸縮帶上激勵導波，通過干耦合或粘接耦合的方式將導波由磁致伸縮帶傳送到待測構件上，實現導波激勵；并通過相同耦合的方式將導波從待測構件傳送回磁致伸縮帶，通過逆MsM，實現導波接收。該方法既適用于鐵磁性材料的檢測，也適用于非鐵磁性材料的檢測。

圖1 MsS系列超聲導波檢測儀器

1 超聲導波檢測原理

MsM（磁致伸縮效應）超聲導波是一種機械彈性波，能沿著被測管道的邊界形狀傳播并受到管道幾何形狀的約束和導向。導波在傳播過程中遇到缺陷或焊縫等特征部位時，會部分反射回來，造成傳感器電壓信號的變化，經過軟件處理，可以得到缺陷或焊縫等特征部位的信號。

超聲導波的激發原理有壓電效應和MsM兩種，MsM超聲導波采用后一種原理。MsM超聲導波在管道中的傳輸有縱波、扭力波和彎曲波3種形式，其中只有扭力波的聲速恒定不變，而且扭力波只在固體中傳播，不受管道內輸送液體的影響，在管道檢測中，MsM超聲導波采用扭力波模式。

MsM超聲導波檢測分直接法和間接法。直接法是利用材料自身的MsM在構件中直接激勵

2 檢測設備及步驟

目前煉油裝置多采用美國西南研究院的MsS系列超聲導波檢測儀，主要部件包括檢測系統主機、數據傳輸線、線圈、磁致伸縮帶（鐵箍帶）和數據采集分析軟件等，見圖1。磁致伸縮帶在使用前要先進行磁化，然后用固化膠或其他方法將其與被測管道緊密耦合，保證聲能的傳遞。檢測時將線圈安裝在磁致伸縮帶上，連接主機就可以進行正常檢測。

3 應用實例

3.1 空冷器出口管線檢測

減壓塔頂空冷器出口管線為碳鋼，介質為減頂油氣，操作溫度50℃。采用超聲導波技術對部分管段進行檢測，布點兩處。通過檢測發現，被測管段大部分呈中等腐蝕狀態，局部存在嚴重腐蝕，導波信號衰減嚴重，導致檢測距離較短。在01檢測點正向 0.4，2.0和 2.4 m處均存在嚴重腐蝕，管道測厚最大為5.19 mm，最小為3.27 mm；在02檢測點反向0.3 m、正向0.5 m處有嚴重腐蝕，管道測厚最大為4.13 mm，最小為1.92 mm，管道底部測厚數據多在2.0 mm左右。圖2顯示了02檢測點的超聲導波檢測信號，其中d1和D1部位反射信號分別為12.9%和12.3%，大于10%，為嚴重腐蝕部位。

圖2 空冷出口管線超聲導波檢測信號

3.2 油品車間燃料線

油品車間燃料線材質為碳鋼，介質為燃料氣，管道外腐蝕嚴重。采用超聲導波對部分管段進行檢測，布點5處。圖3顯示了03檢測點的超聲導波檢測信號，其中正向1.1 m、正向3.6 m、反向1.4 m處的反射信號分別為 10.4%，10.8%和12.3%，為嚴重腐蝕部位。拆開保溫層檢查發現，這些部位管道外腐蝕嚴重，局部坑蝕深度超過2.3 mm，見圖4。

3.3 液化石油氣連通線

常減壓蒸餾裝置液化石油氣連通線為連通兩套常減壓的液化石油氣線，材質為碳鋼，局部腐蝕嚴重。采用超聲導波進行檢測，共布點10處。圖5顯示了位于管架Ⅱ200-201管段的測點1處的超聲導波檢測信號，其中測點反向0.8 m處的反射信號為12.2%，為嚴重腐蝕部位；另外有多處反射信號在5%～10%，為中等腐蝕部位。打開保溫層發現，管線外腐蝕銹層厚約2 mm，表面坑蝕深約0.5～1.2 mm，見圖6。

圖3 油品燃料線超聲導波檢測

圖4 油品燃料線表面坑蝕形貌

圖5 液化石油氣連通線超聲導波檢測

圖6 管架Ⅱ200-201腐蝕形貌

4 結束語

大量現場應用表明，MsM超聲導波檢測技術為煉油裝置管道腐蝕檢測提供了有效的方法，不僅可以實現管道長距離檢測，還可用于重點裝置管道腐蝕隱患排查，提高了腐蝕風險區域定位的準確性。該技術只能實現管道腐蝕部位的定性判斷，如果要準確定量判斷腐蝕程度，還需要采取其他腐蝕監檢測方法，包括超聲波測厚和C掃描等，通過多種腐蝕檢測方法的綜合利用，實現設備管道嚴重腐蝕部位的有效監控，保證裝置的長周期安全穩定運行。

Application of Ultrasonic Guided Wave Testing Technology in Petrochemical Plant

Wang Fenyuan
（CHEMCHINA Oil＆Gas Co.，Ltd.，Beijing 100080，China）

Application of ultrasonic guided wave testing technology in petrochemical plant was presented through 3 cases of defect detection.The technology is of great significance to anti-corrosion and long period operation，for that it can detect the corrosion of utility system engineering pipeline as well as the hidden corrosion danger，at the same time，the technology can accurately determine the serious corrosion position.

magnetostriction，ultrasonic guided wave，pipeline，corrosion，detection

2017-06-20；修改稿收到日期：2017-09-20。

王汾源（1970—），高級工程師，現在該公司從事煉油化工行業設備管理工作。E-mail：qlwfy＠163.com

（編輯 寇岱清）