不锈钢设备导波检测

小编：五斗橱

南京某化工厂一个304不锈钢容器封头上有两条裂纹，具体见图1，初步分析是由内向外发展的氢致裂纹。金相检验在裂纹附近发现大量马氏体组织，硬度也高于正常值，这很可能是导致裂纹产生的原因。类似的容器还有两个，在外壁做了PT检查没有发现裂纹，但是硬度检验结果与开裂的罐子类似，都远超正常硬度值，也就是说，这两个容器也有可能产生由内向外发展的裂纹。

图1：容器及发现裂纹部位图

这几台容器对十分重要，如果在运行中产生泄露会导致全厂停车，损失巨大。因此，业主希望对其他两台不锈钢容器做个全面无损检测，由于罐子内径较小、没有人孔，只能从外壁做检测，想找到内侧裂纹有一定难度。

容器具体形状尺寸见图2，其材质为SA240 304，壁厚8mm。

图2：容器示意图

针对这个设备，我们计划一种超声波新技术-采用高频导波进行检测。在此首先简单介绍一下导波的检测原理：

超声波在固体介质中传播通常存在横波和纵波两种形式。当超声波传播介质被局限在一定的边界内，边界就会对超声波产生反复不断的反射，这样就能形成超声波导波。如图3所示。

图3 超声波导波的产生

当超声波倾斜入射到各向同性的工件边界上，波源处的机械振动在工件中传播时，由于工件自由表面的多次反射，使得超声波被拘束在工件的边界内而形成导波。与常规的超声波一样，导波在传播过程中，碰到异质界面，部分能量会返回，并被探头接收。我们可以通过分析回波信号，达到检测工件母材的目的。

针对该设备，我们首先制作了对比试块，对比试块采用和被检工件材质相同并带有对接焊缝的板材制作，由于已经发现的裂纹位于焊缝附近，为了模拟真实情况及验证焊缝对检测的影响，所以试块上人工缺陷的布置多位于焊缝附近，具体见图4。

图4 对比试块及人工缺陷示意图

试块检测情况：针对母材区域使用高频导波检测技术，根据对比试块人工缺陷位置，试验高频导波对编号1#,2#,3#,4#缺陷的检测情况，见图5-图7所示。

图5  1#缺陷探头位置及高频导波检测效果图

图6  2#缺陷探头位置及高频导波检测效果图

从图6可以看出，探头放置在距离2#缺陷远120mm左右时，能够发现并分辨出2#缺陷的回波。

 

图7  3#和4#缺陷高频导波检测效果图

由图5~图7可知，距离焊缝10mm及以外的母材区域可以用高频导波技术进行检测，并且检测效果很好。以上只是在试板上的试验结果，接下来还需要在实际检测中去验证。