超聲相控陣技術在冷凝器腐蝕損傷檢測中的應用解析

孫大超

摘要：冷凝器是石油化工生產中常用的一種設備，其在長期應用過程中遭受腐蝕，這會對冷凝器的應用，以及石油化工生產作業的開展造成不良影響，因此，要做好相應對檢測作業。下面，在對超聲相控陣技術優勢進行介紹的基礎上，對其在冷凝器腐蝕腐蝕損傷檢測的應用進行全面分析，希望文中內容對相關工作人員，以及行業的發展都可以有所幫助。

關鍵詞：冷凝器;超聲相控陣;腐蝕損傷;檢測技術

設備腐蝕長期以來都是影響石油化工行業正常運行的一項重要問題。受生產特殊工藝影響，設備在應用期間長期都承受高壓、高溫腐蝕介質的影響，設備會受到破壞，尤其是冷凝器在應用期間可能會遭受嚴重腐蝕，而為了保證其性能可以滿足需求，必須采取合理措施完成相應的檢測作業。

1超聲相控陣技術應用的優勢

超聲相控陣技術在檢測中應用與普通脈沖超聲波技術相比，其優勢主要體現在以下幾個方面：

（1）能夠對超聲波偏轉、聚集、合成等各項內容進行全面控制，這也就解決了復雜結構工件和受限空間檢測中存在的聲束可達性差問題得到解決，進而為檢測作業的開展提供支持[1]。

（2）采用軟件的聲束聚集方式、深度、尺寸等各項內容進行適當優化和控制，進而使靈敏度、分辨力以及信噪比等各項性能都能夠得到進一步改善。

（3）能夠更加準確的完成對缺陷的定性和定量檢測[2]。

（4）超聲相控陣技術采用的不是單一探頭，采用的為列陣式晶片，這相當于利用多個探頭，在同一時間進行檢查，探頭的尺寸小，因此，能夠通過多個角度完成掃查。

（5）通過圖形化顯示界面，能夠通過A、B、C、D、S的掃描形式實現對各種結果的檢測，而且采用軟件完成對檢測數據的分析[3]。

2 檢測對象

以某化工企業的中采用的再生塔冷凝器作為分析對象，對其進行檢測，冷凝器殼程介質為含有高濃度硫化氫的酸性氣體，材料厚度為11.8mm，作業壓力為1.36MPa，作業溫度在42-54℃。通過超聲相控陣技術檢測筒體壁厚異常部位，及時發現異常情況，確保設備能夠長期穩定運行。

3 檢測冷凝壁厚異常部位

3.1 具體檢測方法

檢查冷凝器軸心時，可以發現換熱管管束受長期應用影響，出現了大面積腐蝕現象，這對冷凝器的性能造成了嚴重影響。冷凝器中管束腐蝕存在局部區域性特征，上部防沖板遭受到了較為嚴重的腐蝕情況，從實際情況來看，腐蝕面積達到了約50%，受腐蝕影響，采用的防沖板附近的管束受腐蝕原因影響，已經發生了破損，但是，其他區域內的管束并未由于腐蝕原因而出現穿孔。而從檢測的情況來看，在位置上來，該區域正對應于在筒體殼程酸性氣入口接管處。

通過用超聲波方法完成的厚度檢測，能夠發現，在接管附近筒體的厚度數值會發生顯著改變，筒體壁厚顯示的厚度主要集中在5.8-12.4mm之間。分析該冷凝器的工藝進行分析可以發現，從再生塔頂處理的115.2℃的酸性氣體，這一部分氣體會先經過冷空氣降溫，使酸性氣體的溫度減低到54.5℃左右，然后經過降溫的氣體通過循環水冷，使其溫度降低到40.2℃。通過檢測可以發現在殼中酸性氣體內含有硫化氫氣體，換熱管在應用過程中早遭受了破壞，這會與管程介質循環水發生混合，最終會形成較高濃度的濕硫化氫環境，這也就可以判定該筒節可能會遭受濕硫化氫損傷，損傷情況的出現，會對冷凝管性能造成不良影響，無法滿足應用需求[4]。

檢測作業開展期間利用32晶片相控陣探痛完成對筒體壁厚異常區域檢測，通過檢測完成相應的診斷。壁厚異常筒節打磨部位一共進行了9帶掃查，在實際掃查期間，1-8帶都處于焊縫上部位置處，每一條帶掃查長度為348.5mm，分別記作做N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8，第9帶則處于焊縫下部，掃查的整體長度149.5mm，記作N9。同時，在距離壁厚異常較遠的區域，進行了兩次抽查，對抽查數據進行了記錄，分別記作N10和N11。

3.2 具體檢測結果

采取相控陣垂直入射方式進行檢測，通過檢測發現焊縫上部的N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8和焊縫下部分的N9所對應的母材都存在嚴重缺陷，對外部情況檢測能夠發現，缺陷部位的缺陷部分深度范圍主要集中在5.8-12.5mm，在各種不同類型的缺陷中，A超缺陷波幅高，并且存在大量毛刺;C掃缺陷成像不規則，而且分散，并且最終的成像的顏色不均勻;而B掃和D掃缺陷成像不直，而且各項缺陷都分布在鋼板中部，而且靠近內部不同深度。通過S型扇掃對缺陷部位進行檢測，可以發現存在大量的端角反射成像信號[5]。

在實際問題分析期間，依據濕硫化氫損傷形成的相控陣圖譜特征能夠推斷，檢測的筒體部位的A區處出現了顯著的硫化氫損傷情況，從鋼板中部到內部范圍內存在大量臺階狀氫，這會導致筒體柱在應用期間出現裂紋缺陷，其中部分缺陷延申到了內壁表面，部分裂縫的發展速度較慢，并未延申到內部能夠形成大量小空氣氫鼓泡。具體檢測期間，為了對相控陣檢測結果是否準確進行驗證，在現場對筒體內壁進行全面打磨，通過磁粉和宏觀進行檢測，一共發現筒體表面出現了的13處裂紋，裂紋的長度分別為：7.2mm、5.8mm、3.2mm、4.5mm、6.8mm、7.2mm、8.2mm、8.8mm、6.3mm、4.2mm、4.1mm、2.5mm、10.2mm，而且在內壁處發現了大量的為微微凸起的氫鼓泡。

在實際檢測期間，除了發現了大量的氫損傷外，相控陣垂直入射檢測作業，還發現了被檢測區域內的鋼板母材內部處出現了局部腐蝕變薄情況，位于焊縫上部的N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8中，與容器頂部接近的進氣管部腐蝕情況十分嚴重，部分區域腐蝕情況較為嚴重，最大厚度達到了3.7mm，而與容器頂部較遠區域，進氣管位置處受到的腐蝕情況則較輕。N9在焊縫下部，其因為與進氣接管處的距離遠，而母材局部在應用時，遭受到的腐蝕情況相對較輕，但是，從整體情況來看，母材內部的濕硫化氫損傷情況較為嚴重。而遠離母材接管的 N10、N11筒壁厚并未出現異常情況，母材內部情況相對完好。

4結語：

采用超聲相控陣技術對冷凝器管壁厚度異常部位情況進行檢測，通過檢測能夠及時發現異常情況，從實際應用情況來看，能夠準確完成對損傷情況的檢測，進而為冷凝器的穩定運行提供支持。

參考文獻：

[1]王麗萍，田勐，蔡瑞明，等.超聲相控陣技術在高速動車組轉向架焊縫檢測中的應用[J].電焊機，2020，50（03）：80-85+143-144.

[2]朱魁，劉燕，盧傳奇.超聲相控陣技術在混鐵車輪對軸承故障診斷中的應用[J].無損探傷，2020，44（02）：47-48.

[3]王旭.超聲相控陣檢測技術在9Ni鋼工藝管線焊縫上的應用[J].無損探傷，2020，44（01）：41-42.

[4]蘇超.水冷式冷凝器循環水系統腐蝕結垢問題及處理[J].化工時刊，2017，31（11）：40-41.

[5]許述劍，劉小輝，于艷秋，等.天然氣凈化廠大型硫冷凝器腐蝕泄漏案例分析[J].安全、健康和環境，2015，15（05）：11-14.