高温氢致（HTHA）缺陷超声检测解决方案

2020-09-23 13:15仪景通光学科技（上海）有限公司

高温氢致（HTHA）缺陷在高温高压氢气环境中出现，如：热交换器、管道和压力容器中。这种缺陷主要发生在焊缝的热影响区（HAZ）。自由氢会渗入到钢合金的晶粒之间，并与碳元素结合，最终产生脱碳甲烷孔隙。

高温氢致（HTHA）损伤的显微图像

如果没有足够早地发现高温氢致（HTHA）缺陷，孔隙的数量就会增加，且合并在一起，并最终形成裂纹。为了避免设备发生潜在的故障，在这些裂纹形成之前，探测到高温氢致缺陷至关重要。

高温氢致（HTHA）孔隙在早期阶段非常细小，以至于无法被标准的超声探头探测到。超声检测人员需要使用更高的频率、更强的聚焦、更高的增益，以及优质信噪比（SNR），才能探测到这类缺陷。

奥林巴斯研制了一种专用于探测早期阶段高温氢致（HTHA）损伤的探头。用于检测高温氢致缺陷的解决方案包括双晶线性阵列（DLA）探头和相控阵（PA）探头，DLA探头使用一发一收技术进行检测，而PA探头经过微调可以进行全聚焦方式（TFM）检测。这些检测方法与TOFD筛查结合起来，形成了一套完整的多技术检测策略。

使用双晶阵列探头探测和定义更小的高温氢致（HTHA）孔隙

奥林巴斯的双晶线性阵列（DLA）探头具有高频性能，可以提供更高的分辨率，从而有助于提高微小缺陷的检出率，如：高温氢致（HTHA）缺陷。双晶线性阵列（DLA）探头使用一发一收技术。这种探头的两个晶片阵列分开放置，并具有声学隔离特性，一个晶片阵列用于发射声束，另一个用于接收信号。这种配置可以使用更高的增益，而且不会出现脉冲回波技术通常会遇到的干扰回波。双晶阵列中装配有大量的小晶片，有助于确保在关注区域内获得优异的聚焦性能和很高的灵敏度。

用于角度声束检测的A28 DLA探头

A28探头的多个小晶片（各含32个晶片的两个阵列）有助于提高声束的偏转能力，从而可使声束覆盖到焊缝体积的更大区域和热影响区（HAZ）。探头上有一个已获专利的枢轴铰链装置，可使发射晶片和接收晶片尽可能互相靠近，以扩大声束以电子方式聚焦的范围。枢轴装置还可使两个晶片阵列更紧密地贴附在楔块的屋顶角上。

覆盖更多的焊缝区域和热影响区（HAZ）— 角度声束DLA探头（A28）

可以进行快速零度检测的REX1 DLA探头

这些含有64个晶片的双晶探头在与一个编码器或扫查器配套使用时，可以0角度覆盖30毫米宽的区域，完成快速扫查，并获得清晰的C扫描图像。双晶相控阵技术可以在不同的深度上聚焦，获得更高的检测和定义能力。用户可以直接在OmniScan X3探伤仪上选择用于聚焦声束的晶片数量，进一步提高关注区域中的信号响应能力。探头的创新型防磨稳定装置可以紧密地贴合在外径小至101.6毫米的管道表面上。

快速高温氢致（HTHA）缺陷扫查 — 零度DLA探头（REX1）

提供全聚焦方式（TFM）的OmniScan X3相控阵探伤仪

虽然与传统的相控阵超声检测技术（PAUT）相比，全聚焦方式（TFM）成像功能可以提供更大的聚焦区域，但是TFM的聚焦性能仍然会受到探头晶片数量、频率、带宽和有效孔径大小的影响。使用数量更多、体积更小的晶片，可以更进一步提高聚焦效果，从而可优化来自高温氢致（HTHA）缺陷的响应。此外，为了提高探测较小缺陷的能力，我们需要更短的波长，因此要使用更高的频率。

由于尽早探测到高温氢致（HTHA）缺陷至关重要，因此通常会使用多种方法进行检测，以增加探测到高温氢致缺陷的几率。实践证明衍射时差（TOFD）、全矩阵捕获（FMC）和双晶线性阵列（DLA）采集方法可以特别有效地完成这项检测应用。OmniScan X3探伤仪不仅完全支持这些方法，而且其创新型全聚焦方式（TFM）成像功能及一些软件工具还可以简化设置和分析过程。