提高工件內(nèi)壁點(diǎn)腐蝕超聲波成像分析精

目錄前言小組概況選題理由活動(dòng)計(jì)劃現(xiàn)狀調(diào)查活動(dòng)目標(biāo)原因分析要因確認(rèn)制定對(duì)策對(duì)策實(shí)施效果確認(rèn)鞏固措施總結(jié)和打算2025/4/151YJY/QC-2007-4前言點(diǎn)腐蝕也稱孔腐蝕，它的危害是腐蝕孔過深可能造成設(shè)備局部減薄-穿孔。壓力容器的全面檢驗(yàn)必須對(duì)容器的內(nèi)壁表面進(jìn)行宏觀腐蝕檢查，容器內(nèi)壁點(diǎn)腐蝕的檢測(cè)需要對(duì)容器進(jìn)行開罐檢查。但由于諸多條件的限制，在全面檢驗(yàn)過程中并不是每臺(tái)容器都具備開罐檢驗(yàn)的條件。目前，超聲波測(cè)厚主要是檢測(cè)均勻腐蝕減薄，它對(duì)點(diǎn)腐蝕不能有效檢測(cè)。常規(guī)A超檢測(cè)方法受到儀器檢測(cè)靈敏度、分辨力和缺陷定量方法的影響，對(duì)工件內(nèi)壁點(diǎn)腐蝕的深度的定量檢測(cè)精度不夠，對(duì)缺陷不能進(jìn)行成像檢測(cè)分析。超聲波相控陣技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的全方位的信息采集和分析，從這些信息中檢測(cè)人員可以得到更加真實(shí)的檢測(cè)結(jié)果，以這些信息為基礎(chǔ)建立的圖形（成像）更能真實(shí)反映被檢測(cè)對(duì)象的真實(shí)狀態(tài)。2025/4/152YJY/QC-2007-4

小組概況小組名稱無損探傷QC小組成立日期1998年01月注冊(cè)編號(hào)YJY/QC-2007-4序號(hào)姓名性別/職務(wù)文化程度參加QC學(xué)習(xí)備注1吳煥利女/室副主任大學(xué)不少于72小時(shí)組長(zhǎng)2李海華男/室技術(shù)負(fù)責(zé)人大學(xué)不少于72小時(shí)3李建疆男高中不少于72小時(shí)4李敏女/設(shè)備計(jì)量員大專不少于72小時(shí)5祝家軒男/核算員大專不少于72小時(shí)6魏培生男大專不少于72小時(shí)7王波男大專不少于72小時(shí)8唐飛陽(yáng)亮男大專不少于72小時(shí)2025/4/153YJY/QC-2007-4

選題理由

理由一對(duì)工件內(nèi)壁點(diǎn)腐蝕的外檢測(cè)，超聲波測(cè)厚僅對(duì)均勻輻射檢測(cè)有效。A超手段由于采用模糊當(dāng)量法對(duì)點(diǎn)缺陷進(jìn)行定量測(cè)量精度低．

檢驗(yàn)所已經(jīng)購(gòu)買了8通道Ominsican相控陣檢測(cè)儀，配備有16晶片和64晶片相控陣探頭，為課題研究提供硬件保證。選定課題

由于壓力容器和管道不能進(jìn)入內(nèi)部檢驗(yàn)，而內(nèi)壁點(diǎn)腐蝕所造成的危害不容忽視，必須解決內(nèi)壁點(diǎn)腐蝕的外檢測(cè)問題．理由二理由三2025/4/154YJY/QC-2007-4

活動(dòng)計(jì)劃

日程階段2007年3月4月5月6月7月8月9月10月選擇課題P現(xiàn)狀調(diào)查目標(biāo)設(shè)定原因分析及要因確認(rèn)制定對(duì)策

實(shí)施對(duì)策D效果檢查C鞏固措施A總結(jié)和打算無損探傷QC小組2007年年度QC活動(dòng)計(jì)劃表

2025/4/155YJY/QC-2007-4Ｐ階段現(xiàn)狀調(diào)查

調(diào)查一：我們對(duì)檢驗(yàn)所06年所檢驗(yàn)的壓力容器按檢驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行了隨機(jī)抽查，對(duì)乙烯廠原料車間、乙烯聚乙烯裝置的10臺(tái)容器和煉油廠供氣車間的12臺(tái)容器進(jìn)行分類，其中塔類容器2臺(tái)，換熱設(shè)備3臺(tái)，過濾器4臺(tái)，球罐4臺(tái)，分離器3臺(tái)，儲(chǔ)罐：6臺(tái)。在這些容器中，能夠進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)的球罐、儲(chǔ)罐和塔類容器有12臺(tái)，占到了54.5％；不具備內(nèi)部檢驗(yàn)的容器有10臺(tái)，占到了49.4％。也就是說，有相當(dāng)一部分容器在進(jìn)行全面檢驗(yàn)過程中，容器內(nèi)壁腐蝕情況不能得到有效的檢查，宏觀檢驗(yàn)不徹底。管道的內(nèi)壁腐蝕檢驗(yàn)則幾乎100%從管外壁進(jìn)行。2025/4/156YJY/QC-2007-4Ｐ階段現(xiàn)狀調(diào)查調(diào)查２：經(jīng)我們對(duì)不同壁厚、不同深度的平底孔進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下表一：工件厚度平底孔孔徑mm平底孔距離底面距離mm實(shí)測(cè)平底孔距離底面距離mm誤差mm測(cè)量方式點(diǎn)腐蝕形狀評(píng)估T=24?20.5/１.０/１.５不能分辨/工件外壁檢測(cè)不能形成直觀圖形，點(diǎn)腐蝕形狀依靠6dB法點(diǎn)測(cè)量模糊評(píng)估2.01次2.80+0.82次1.50-0.53次1.63-0.374次2.38+0.38T=48?20.5/１.０/１.５不能分辨/2.01次4.05+2.052次3.01+1.013次1.50-0.504次1.58-0.42T=24?10.5/１.０/１.５不能分辨/2.01次3.01+1.012次1.50-0.53次1.67-0.334次2.42+0.42T=48?10.5/１.０/１.５不能分辨/2.0不能分辨/由表一可知：目前、內(nèi)壁點(diǎn)腐蝕外檢測(cè)現(xiàn)狀：A、隨著腐蝕孔深度變小，小直徑孔更難檢出。B、對(duì)腐蝕孔形狀不能形成直觀的圖形，由檢測(cè)人員根據(jù)斷續(xù)的點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)判斷。2025/4/157YJY/QC-2007-4Ｐ階段活動(dòng)目標(biāo)通過現(xiàn)狀調(diào)查，本QC小組最終確定課題目標(biāo)為：對(duì)檢測(cè)出的點(diǎn)腐蝕部位進(jìn)行定量分析，對(duì)相當(dāng)于?1平底孔當(dāng)量的缺陷測(cè)深誤差小于10%T，且不大于±2mm。2025/4/158YJY/QC-2007-4Ｐ階段目標(biāo)可行性分析

相控陣檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)具有多通道超聲波數(shù)據(jù)接收、存儲(chǔ)和處理功能，多晶片發(fā)射、掃查，檢測(cè)結(jié)果更加真實(shí)，獨(dú)特的成像功能，可以直觀顯示被檢部位的真實(shí)形貌。設(shè)備能力已經(jīng)購(gòu)買了8通道Ominsican相控陣檢測(cè)儀，配備有16晶片和64晶片相控陣探頭人員素質(zhì)小組成員超聲波檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)豐富，有UT-III級(jí)人員兩名，4名UT-II級(jí)人員目標(biāo)可行2025/4/159YJY/QC-2007-4

Ｐ階段原因分析

j經(jīng)過小組成員認(rèn)真討論，集思廣益，找出影響工件內(nèi)壁點(diǎn)腐蝕超聲波成像分析精度的原因（原因分析樹狀圖）。

2025/4/1510YJY/QC-2007-4要因確認(rèn)計(jì)劃表：Ｐ階段要因確認(rèn)2025/4/1511YJY/QC-2007-4

Ｐ階段要因確認(rèn)經(jīng)確認(rèn)，本小組成員只有兩人對(duì)相控陣檢測(cè)技術(shù)比較熟悉，其余人員對(duì)該技術(shù)均不了解。但由于制約新技術(shù)應(yīng)用的主要原因是新設(shè)備的使用，人員對(duì)理論知識(shí)的掌握通過培訓(xùn)短期內(nèi)就能完成。結(jié)論：人員未掌握新的技術(shù)方法，不是主要原因。確認(rèn)一：人員未掌握新的技術(shù)方法

確認(rèn)二：人員接觸新技術(shù)時(shí)間比較短

由于相控陣檢測(cè)儀為07年3月份才到貨的，人員接觸時(shí)間才1個(gè)多月時(shí)間。只要加強(qiáng)實(shí)際操作培訓(xùn)和演練，達(dá)到熟練操作只是時(shí)間問題。結(jié)論：人員接觸新技術(shù)時(shí)間比較短,不是主要原因。確認(rèn)三：采用單晶片探頭、單通道檢測(cè)儀器

常規(guī)超聲波檢測(cè)，檢測(cè)靈敏度取決于儀器與探頭的組合靈敏度。在常規(guī)超聲波檢測(cè)過程中，儀器只能在單一的工作通道下、采用波束擴(kuò)散單晶片探頭進(jìn)行工作，其檢測(cè)結(jié)果的評(píng)價(jià)是依靠單一的點(diǎn)的信息進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，檢測(cè)結(jié)果不直觀。經(jīng)我們對(duì)不同壁厚、不同深度的平底孔進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表一。從表一中可以得出，平底孔的孔深測(cè)量誤差隨著孔徑的增大而減小，隨著工件厚度的增大而增大。結(jié)論：采用單晶片、單通道檢測(cè)儀器檢測(cè)，是主要原因。2025/4/1512YJY/QC-2007-4Ｐ階段要因確認(rèn)確認(rèn)四：儀器無成像功能

儀器無成像功能，即儀器沒有對(duì)缺陷在任何二維方向的圖形顯示，僅僅根據(jù)A超顯示的結(jié)果不能得到缺陷更加真實(shí)的檢測(cè)結(jié)果。結(jié)論：常規(guī)A超檢測(cè)儀，儀器無成像功能是主要原因。確認(rèn)五：藕合劑選擇不當(dāng)

藕合劑一般選用透聲效果好的機(jī)油、甘油、水等。我們長(zhǎng)期以來一直選用機(jī)油和甘油作為檢測(cè)時(shí)的藕合劑。結(jié)論：藕合劑選擇不當(dāng)，不是主要原因。確認(rèn)六：無相關(guān)對(duì)比試塊

在年初制作完成了模擬點(diǎn)腐蝕的人工缺陷模擬試塊。結(jié)論：結(jié)論：無相關(guān)對(duì)比試塊，不是主要原因。確認(rèn)七：非成像檢測(cè)

常規(guī)A超檢測(cè)不能完成對(duì)缺陷的成像，所能得到的只是缺陷在某一時(shí)刻的反射波信號(hào)，缺陷的定量不能借助缺陷的成像來綜合完成。結(jié)論：非成像檢測(cè)，是主要原因。2025/4/1513YJY/QC-2007-4Ｐ階段要因確認(rèn)確認(rèn)八：缺陷定量采用當(dāng)量法模糊判斷

常規(guī)A超檢測(cè)儀對(duì)缺陷的分析一律采用當(dāng)量法，其結(jié)果反映的并不是缺陷的真實(shí)大小，而是一種當(dāng)量尺寸和投影尺寸。

結(jié)論：缺陷定量采用當(dāng)量法模糊判斷，是主要原因。確認(rèn)九：?jiǎn)温暿瓷錂z測(cè)

采用單聲速反射波檢測(cè)缺陷，其檢測(cè)精度要明顯低于雙晶探頭。理論表明：探頭晶片數(shù)量越多，超聲波能量集中在某一區(qū)域的范圍越大，因而檢測(cè)靈敏度更高。結(jié)論：采用單聲束反射檢測(cè)，是主要原因。確認(rèn)十：非聚焦檢測(cè)

常規(guī)超聲波采用非聚焦檢測(cè)方法，是導(dǎo)致缺陷定量分析精度差的主要原因之一結(jié)論：非聚焦檢測(cè)是主要原因。確認(rèn)十一：環(huán)境條件不允許進(jìn)罐環(huán)境條件不允許進(jìn)罐，將影響對(duì)缺陷的宏觀檢測(cè)，對(duì)超聲波定量檢測(cè)影響不大，并且這種現(xiàn)狀在今后依然存在。結(jié)論：環(huán)境條件不允許進(jìn)罐，不是主要原因。2025/4/1514YJY/QC-2007-4Ｐ階段要因確認(rèn)最終確認(rèn):影響工件內(nèi)壁點(diǎn)腐蝕超聲波成像分析精度的主要原因有五個(gè)：采用單晶片探頭、單通道檢測(cè)儀器檢測(cè)儀器無成像功能缺陷定量采用當(dāng)量法模糊判斷采用單聲束反射檢測(cè)非聚焦檢測(cè)2025/4/1515YJY/QC-2007-4Ｐ階段制訂對(duì)策

針對(duì)要因制定的對(duì)策表2025/4/1516YJY/QC-2007-4

D階段對(duì)策實(shí)施實(shí)施一：經(jīng)過小組成員認(rèn)真分析，小組成員于5月30日初步制定完成了相控陣檢測(cè)點(diǎn)腐蝕實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)方案。

實(shí)施二：小組成員通過選用具有成像功能的相控陣檢測(cè)設(shè)備，在實(shí)驗(yàn)室完成了對(duì)模擬點(diǎn)腐蝕人工缺陷的成像，成像結(jié)果如下圖a/b/c所示：圖a：?2.0不同孔深平底孔成像

圖b：?1.0/?1.5不同孔深平底孔成像

圖c：?2.0、相同孔深、不同間距的平底孔成像

從圖中可以看出，相控陣檢測(cè)對(duì)直徑很小?1、深度大于等于1mm的平底孔都能清晰成像，對(duì)相鄰間距大于2.5mm的平底孔也能夠分辯。

2025/4/1517YJY/QC-2007-4D階段對(duì)策實(shí)施實(shí)施三：采用A+C掃結(jié)果綜合分析，小組成員完成了對(duì)不同深度單個(gè)平底孔的測(cè)試分析，分析結(jié)果如下表：2025/4/1518YJY/QC-2007-4

Ｄ階段對(duì)策實(shí)施

實(shí)施四：選擇多晶片陣列探頭

10晶片

16晶片

32晶片2025/4/1519YJY/QC-2007-4

Ｄ階段對(duì)策實(shí)施實(shí)施五：選擇相控陣聚焦檢測(cè)

經(jīng)過測(cè)試板厚為24mm的一組不同深度的Φ2平底孔，選擇不同的焦點(diǎn)深度，我們最終確定嚴(yán)格按照缺陷所處的深度設(shè)置聚焦深度是最優(yōu)的設(shè)置。2025/4/1520YJY/QC-2007-4

我們對(duì)檢修車間的兩臺(tái)常減壓已經(jīng)廢棄不用的換熱器選擇腐蝕嚴(yán)重的部位進(jìn)行相控陣檢測(cè)，掃查部位選擇在工件外表面，掃查靈敏度增益值選擇為50%。檢測(cè)換熱器外貌及腐蝕部位情況見圖A，具體檢測(cè)結(jié)果見表a/b，缺陷成像結(jié)果見圖B、圖C。Ｃ階段效果檢查圖A:工件內(nèi)壁腐蝕形貌換熱器局部圖2025/4/1521YJY/QC-2007-4Ｃ階段效果檢查圖B:換熱器H2成像結(jié)果

圖C：換熱器H1成像結(jié)果:

2025/4/1522YJY/QC-2007-4Ｃ階段效果檢查表a：H1成像定量分析(工件厚度18mm，實(shí)測(cè)厚度17.6mm，一次掃查距離500mm)從表中分析結(jié)果可以看出，對(duì)工件內(nèi)壁腐蝕坑檢測(cè)的測(cè)深誤差控制在±1mm，達(dá)到了將誤差控制在10%T且不大于.±2mm的目標(biāo)。2025/4/1523YJY/QC-2007-4Ｃ階段效果檢查表b：H1成像定量分析(工件厚度12mm，實(shí)測(cè)厚度11.5mm，一次掃查距離400mm

)從表中分析結(jié)果可以看出，該組數(shù)據(jù)對(duì)工件內(nèi)壁腐蝕坑檢測(cè)的測(cè)深誤差也控制在±1mm，也達(dá)到了將誤差控制在10%T且不大于±2mm的目標(biāo).2025/4/1524YJY/QC-2007-4Ｃ階段效果檢查活動(dòng)目標(biāo)值完成情況：效益分析：目標(biāo)值完成了！2025/4/1525YJY/QC-2007-4為進(jìn)一步鞏固活動(dòng)