高温环境下压力容器与管道的超声波检测技术

赵诚（浙江省特种设备检验研究院，浙江杭州310020）

摘要：压力容器、管道是石油化工等领域广泛应用的设备，其工作环境苛刻，失效模式复杂，对于制造及运行过程中产生的缺陷，常采用无损检测方法，以达到排查缺陷的目的。超声波检测是典型的无损检测技术，由于其技术特性，是高温状态下检测表面、埋藏缺陷最适用的方法。本文简要分析了超声波检测在高温环境下可能会遇到的问题，通过实例探究了高温超声检测技术的应用。

关键词：高温超声检测；无损检测；压力容器；管道在国内外压力容器与管道的制造、安装及检验等环节，超声波检测技术的应用极其广泛，但在一些特殊场合，我们往往还需对设备在高温环境下是否存在缺陷以及缺陷是否会扩展、缺陷的扩展速率、设备的寿命预测等内容加以充分了解。尽管超声波检测技术在实际应用中可发挥巨大的作用，但其在检测中仍会因温度而对声速、超声波衰减、界面声压损失等造成影

【1】

响。

变化而发生变化，因此我们在实际检测中应充分了解近场区长度和指向性的变化规律。

1.2实验室检测

国内研究学者关卫和等进行了高温环境下的超声波测试活动，试验所应用的设备如下：两台超声波传感器（型号分别为A0S-SM、A9S-SM）、泛美公司所制造的楔块，型号与设置如下：ABWHT-5T-45°/60°（260℃、、ABWVHT-5T-45°/Φ13mm）ABWVHT-7T-45°/60°（480℃、；耦合剂分别选择So⁃Φ10mm）

【3】

no900、950和PanamatricsF（260℃）、PanamatricsE（0℃）。

Φ13mm）Φ10mm）60°（480℃、、ABWHT-7T-45°/60°（260℃、、

此次模拟检测的试样主要有两种，其一是从压力容器上截

取的带焊缝表面裂纹的实物试样和人工预制的裂纹试样。整个检测过程均在60~450℃的可调恒温台上进行，高温探头与耦合剂分别选择260℃与450℃。根据试样的不同厚度，分别选用45°与60°的超声探头。检测时，探头与焊缝成45°角度方向进向提高6dB~10dB。

经检测，深且长的裂纹检出率较高，短而浅的裂纹尤其是位于焊缝中心的横向裂纹检出率却比较低。在不同温度下，有8处自身高度≥4mm的裂纹全部检测了出来；在260℃的高温环境下，有6处高度在2mm左右的裂纹，最终检测出5处；在450℃的高温环境下，2mm左右的裂纹检出率则较低，检测难度较大。行扫查。当进行45°角扫查时，检测灵敏度相对于其他两个方

1高温环境下超声横波检测中容易遇到的问题以及实验室检测

1.1温度对超声波检测参数的影响

高温环境下，超声波的声速、超声波衰减、界面声压损失、进场区和指向性等均会随着温度的变化而产生变化。（1）温度对声速的影响

声速具有通过测量传播距离来确定缺陷位置的作用，因此事超声波检测技术的重要参数之一。温度造成声速的变化，进而也将导致所有相关参数的变化，所以我们一定要掌握温度与声速之间的变化关系。

（2）温度对超声波衰减的影响

超声波衰减系数在确定材料特性方面具有重要意义。在实际工作中，超声波衰竭系数原本就很难确定，而温度的变化将会导致超声波衰减系数的确定更加复杂。（3）温度对界面声压损失的影响

在高温环境下，我们只能利用接触法来检测压力容器和管道，试样表面的形状和光洁度以及耦合剂均会对探伤界面声压损失造成影响，而试样表面的形状和光洁度一般不会发生改变，所以最重要的因素就是会在高温状态下产生较大变化的耦

【2】

合剂。

2高温环境下压力容器和管道超声波检测的具体方法

2.1一般要求

尽管目前超声波检测仪器的操作与常规使用的机器基本相同，但在高温环境中仍应做好以下工作：

（1）对设备的要求：按照实际温度选择合适的耐高温探头，准备一条高温探头线并依据温度选择合适的高温耦合剂，确保不会对试样表面造成损伤。此外，楔块也应选择与试样性能相近的材料制成。

（2）灵敏度的检测：高温环境对超声波检测器的灵敏度提出了较高的要求，我们应根据温度适当增加补偿量，充分考虑并及时修正温度对超声波衰减的影响，同时还要及时进行表面耦合补偿与衰减补偿。

探头扫查方式：高温环境下，探头扫查仅能完成前后与转角这两种方式，因此我们应正确认识到这一点，并采取措施减少其对结果判定的影响。

2018年09月

（4）温度对近场区和指向性的影响

在超声波的探伤过程中，超声波的仅场区和指向性均关系到缺陷位置和尺寸的测量精度，但这两项参数均会随着温度的

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技术与信息2.2检测准备

依据相应的厚度来选择灵敏度，探头和试样的接触时间不应过长，工作一段时间即应冷却一段时间。

2.3检测与修正

高温环境下，即使是耐高温的探头也会出现不同程度的灵敏度与分辨能力下降的问题，因此应严格按照说明书来探头的使用时间。

横波声速的修正公式如下：VT=VO－aT（1）位置修正公式如下：Y修正=Y实测×VT/V设定（2）

公式（1）中，VT是不同温度下的横波声速，VO则是回归常数，a是声速衰减系数，T则是温度。

公式（2）中，Y修正为缺陷深度修正值，Y实测为设定声速下所得缺陷的测试位置，V设定为检测时设定的声速。

循环流化床锅炉炉膛受

热面磨损及预防技术

研究

张焱(天智辰业化工有限公司,石河子

832000)

摘要：通过使循环流化床锅炉炉膛的受热面磨损量进行有效的降低可以在一定程度上增加流化床锅炉的使用寿命，降低相关人员对循环流化床锅炉的检修次数，在节省生产成本的情况下也能降低维修人员的工作量。本文着重对流化床锅炉正常运行过程中炉膛受热面的磨损现象进行分析，并且针对性的提出一些自以为有效的炉膛受热面磨损预防方法。

关键词：循环流化床；炉膛受热面；磨损；预防技术循环流化床锅炉的燃烧方式较之其它的锅炉有着较大的区别，其炉膛的体积相对较小，使用成本比较少，燃烧的条件较之一般锅炉也要好处很多，并且流化床锅炉对负荷的调节性能也比较理想。在当前的工业生产中对热电联产锅炉和发电锅炉的应用较为广泛。但是在对其进行应用的过程中无可避免的出现了一些问题，比如炉膛受热面磨损的速度相对较快，热效率不够理想且对电能的消耗较大，这些问题的出现掣肘了循环流化床锅炉更大范围的应用。诸多问题之中炉膛受热面磨损的问题是造成循环流化床锅炉使用寿命降低以及运行过程中维修保养费用增加的重要原因。基于这种情况就需要探索出有效的方法来使炉膛受热面磨损得到有效的降低，进而增加锅炉的使用寿命，降低企业运行过程中维修养护的的费用和频率，防止炉膛受热面出现爆管或者炉膛之内发生爆炸的问题发生。

2.4缺陷测量

端部回波法是目前主要的缺陷测量法，即测量缺陷自身高度后来发现缺陷高度方向的上下端点最高反射回波，进而对缺陷高度进行判断。绝对灵敏度法中的左右断点回波则常被用来检测缺陷长度。

3应用实例

笔者以某炼油厂的预加氢反应器的裂纹检测为例，阐述高温环境下压力容器与管道的超声波检测技术。该炼油厂于1996年11月投入运行，其预加氢反应器的工作压力为2.70MPa，工作温度为330℃，筒体育封头壁厚分别为42+3与48+3mm，规格为Φ2800×13263mm。在2000年9月的检测工作

中，检测人员发现该反应器W2环缝中出现了4条垂直于焊缝的裂纹，位于集材与复合层之中。该炼油厂技术人员与检修人员依据超声波检测的结果，对裂纹开展了有效的测评，并及时采取了综合化的监控措施，取得了良好的效果。

1循环流化床锅炉磨损状况概述

循环流化床锅炉的原理主要是在其炉膛之中一个特定的燃烧环境将一些矿物燃料控制在一种特殊的流化状态下进行燃烧，在一定的速度之下将一些相对细小的固体颗粒输送通过炉膛，随后大部分的颗粒离开炉膛之后经由气固分离器被再次送入到炉膛之中，由此来使锅炉形成一个循环回路。在这个循环的过程中会将炉膛分成稀相和密相两个区域。在密相区之中的物料颗粒会比较大，而且气固流动呈现出一种不均匀的状态，在这种流动状态下会使埋管的受热面出现被物料以一种极为剧烈的频率冲刷，这也就造成了受热面的磨损程度加大，如果不采取一些有效的措施防止这些磨损问题的话3.5毫米厚的炉壁只需要3个月到6个月便会被磨穿。在稀相区域内物料的颗粒相对比较小，并且这些颗粒会处在一个快速流化的状态下，颗粒的携带率在床高越来越高的情况下会逐渐降低。由于受到二次风的影响会造成气相和固相之间的混合不均匀问题，气体的流速也会呈现出一种不均匀的状态，这种状态下的稀相区下部水冷壁管（特别是形状突变的位置）会受到物料较为激

4结语

高温环境会对超声波检测技术的应用效果造成较大的影响，这要求域内科研人员对此技术进行进一步的完善与改进，同时还要进一步明晰温度对超声波检测技术中各类参数的影响，确保其在任何温度下均可对压力容器与管道进行高精度的检测。

参考文献：

检测方法分析[J].管道技术与设备,2009(06):24-26.古石油化工,2008(03):83-86.

[1]李成凯,孙永兴,李潇菲,王鲁峰,翟磊.在线管道缺陷常用[2]蒋承君,巨西民.油气管道检测技术发展和现状[J].内蒙[3]李成凯,孙永兴,李潇菲,王鲁峰,翟磊.石道缺陷检测

技术分析[J].现代制造技术与装备,2008(04):10-11+16.

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