Люди часто думают, что объекты, построенные с использованием аустенитной нержавеющей стали (SS), защищены от коррозии в любых ситуациях. Хотя тонкий слой оксида хрома, покрывающий нержавеющую сталь, защищает компоненты во влажной или влажной среде, среда с более высоким содержанием хлоридов подвергает оборудование риску коррозии и других повреждений. Где мы можем найти такую среду? Рассмотрим морские или прибрежные установки, где окружающий воздух имеет более высокую концентрацию хлоридов, поступающих из морской воды. Или, опять же, давайте подумаем о химических и нефтехимических заводах или даже о водопроводных трубах и других конструкциях, используемых в пищевой промышленности и производстве напитков. Даже аксессуары у бассейна подвержены коррозионному растрескиванию под напряжением хлоридов (CSCC)!
Альтернативные материалы, такие как ферритно-аустенитная нержавеющая сталь или дуплекс, или дополнительные защитные покрытия (термическое напыление алюминия или TSA) в настоящее время используются там, где содержание хлорида считается потенциальной угрозой, но многие объекты были построены без него и должны регулярно проверяться для проверки их целостность и отремонтируйте или замените их, если это необходимо. Что еще более важно, любой трубопровод или сосуд, которые были построены и введены в эксплуатацию до 1970-х годов, подвергаются большему риску, поскольку в то время чистота сплава не контролировалась.
Давайте посмотрим, как развивается CSCC и какие у нас есть варианты, чтобы обнаружить его, пока не стало слишком поздно
Как уже упоминалось, нержавеющая сталь устойчива к коррозии во влажной среде благодаря тонкому слою оксида хрома, покрывающему материал. С другой стороны, эта оксидная защита остается чувствительной к воздействию хлоридов. Подумайте о компоненте, который находится в непосредственном контакте с жидкостью, содержащей высокую концентрацию хлоридов, хотя окружающий воздух также может быть причиной хлоридной коррозии. Ионы хлорида испаряются из морской воды и могут осаждаться на нержавеющей стали. Вначале это количество достаточно мало, чтобы не причинить никакого вреда, но со временем на поверхности накапливаются ионы хлора, и в какой-то момент начинают образовываться ямки или трещины.
Ямки или щели могут продолжать развиваться как коррозия, но в условиях, когда температура повышается (≥ 60 ° C или 140 ° F) и в материале существуют остаточное напряжение или другие механические ограничения, трещины могут начать формироваться и развиваться быстрее, чем коррозия.
Слева направо : SCC или усталостные трещины зарождаются в ямках, SCC трещины сильно разветвлены, коррозионно-усталостные трещины имеют малое разветвление
Использование метода неразрушающего контроля для обнаружения питтингов позволяет предпринять дальнейшие действия, чтобы избежать проникновения питтингов через стену и вызвать утечку или перерастание в CSCC, что может привести к разрыву трубы или сосуда. Легко себе представить, что выход из строя сосуда или трубы может поставить под угрозу безопасность рабочих или привести к выбросу опасных химических веществ в окружающую среду. Такое событие повлияет на целостность установки и приведет к потере производительности и затратам на ремонт. Кроме того, эти катастрофические события потенциально могут оказать огромное влияние на окружающую среду и здоровье населения.
Существуют различные методы неразрушающего контроля, которые можно использовать для обнаружения ямок или трещин. Здесь обсуждаются визуальный контроль, капиллярный контроль, ультразвуковой контроль и вихретоковая решетка
Одним из используемых в настоящее время методов является визуальный контроль. Этот метод, несмотря на некоторые преимущества (дешевизна, простота развертывания, отсутствие необходимости в длительном обучении), не является лучшим подходом, если его использовать отдельно. Недостатки этого метода в основном такие же, как и у капиллярного контроля.
Капиллярный контроль (PT) имеют очень интересные преимущества: он дешевый, чувствительный к небольшим ямкам и не требуют долгой подготовки. С другой стороны, проверяемая поверхность должна быть визуально доступна и должна быть тщательно очищена, чтобы химикаты действовали должным образом. Человеческий фактор очень важен, и мы не можем его контролировать. Освещение, визуальный доступ и здоровье глаз оператора — это лишь некоторые из факторов, которые мы не можем контролировать, но которые оказывают существенное влияние на результаты проверки. Кроме того, в зависимости от условий проверки, сам метод может дать сбои (например, если на трубе образовался конденсат или если очистка не была выполнена должным образом). Наконец, нельзя игнорировать влияние использования химикатов на окружающую среду и здоровье инспектора.
Что касается ультразвукового контроля(UT), этот метод следует применять в основном после того, как трещины/ямки превратились в более крупные признаки (ø ≥ 2 мм или 0,08 дюйма для ямок или трещины глубже 2–3 мм или 0,08–0,12 дюйма), и в идеале, если они были на дальняя сторона. Более того, изготовленные и сваренные компоненты из аустенитной нержавеющей стали характеризуются более крупной зернистой структурой, чем ферритная нержавеющая сталь, что приводит к сильному затуханию звука и, в некоторой степени, к ложным сигналам. Этот фактор не является полностью неприемлемым, но для успешного проведения инспекций потребуются подробные и адаптированные процедуры и высококвалифицированные операторы. Наконец, геометрия и наличие сварных швов также могут усложнить УЗ-контроль: необходимо учитывать несколько датчиков, дополнительные сканирования и некоторые ограничения с ориентацией трещин в некоторых областях и т. д. С другой стороны, Вихретоковая решетка (ECA).
Вихретоковый контроль — это метод контроля поверхности, а это означает, что он имеет ограниченную глубину проникновения. В приложениях, где дефекты находятся под поверхностью или расположены на дальней стороне компонента, ECA может быть более ограниченным. Но при поиске CSCC, который начинается с крошечных карьеров с открытой поверхностью, ECA является отличным решением. По сути, все, что в настоящее время проверяется с помощью PT, также может быть проверено с помощью ECA, но с преимуществами более быстрого (уменьшенная подготовка поверхности, отсутствие времени ожидания, высокая скорость сканирования, широкий охват и т. , закодированные сканы, программные средства обработки и т. д.) и имеет гораздо меньшую зависимость от оператора. ECA может обнаруживать и различать как ямки, так и трещины.
Недавние испытания и исследования на различных механически обработанных и естественных образцах показали, что ЭХА предлагает отличные результаты для обнаружения CSCC на ранней стадии. CSCC обычно встречается на трубах различного диаметра, поэтому для облегчения проверки и получения однородного отклика рекомендуется использовать ручной сканер труб (AMPS) и датчики I-Flex. Направленность датчика I-Flex, используемого в режиме передачи-приема, также легко предоставляет информацию о типе дефекта (объемный или трещиноподобный) и его ориентации в случае линейных признаков.
На следующих изображениях показаны используемые инструменты и результаты, полученные при обработке трубы диаметром 60 мм или 2,4 дюйма, которая пострадала от CSCC.
I - Flex и AMPS могут адаптироваться к трубам диаметром от 38,1 до 150 мм или от 1,5 до 6 дюймов. Большие трубы (6 дюймов/150 мм и более) можно проверить с помощью многоэлементного датчика Spyne™ .
Вышеупомянутая система показана установленной на одном из тестовых образцов –SS304- с естественным CSCC. Учитывая размер ямы, был выбран небольшой зонд I-Flex с катушками 2 мм/0,8 дюйма. В общей сложности потребовалось шесть проходов, чтобы покрыть всю окружность образца ( Примечание : специальные датчики могут быть разработаны для другой геометрии или для увеличения охвата).
Небольшая площадь приведенного выше образца с пятью показаниями
Слепые тесты также проводились двумя разными сторонами с использованием систем Eddyfi на наборе из пяти изготовленных и реальных образцов. Обе стороны получили наивысший балл в ходе испытания, используя датчики I-Flex и AMPS в сочетании с передовым программным обеспечением Magnifi®. Во время этого испытания изготовленный образец также был испытан и подтвердил способность обнаруживать ямки диаметром 0,5 мм или 0,02 дюйма и глубиной 1 мм или 0,04 дюйма. Обработка поверхности, толщина покрытия и геометрия/подгонка зонда могут влиять на минимальный обнаруживаемый размер дефекта, но, тем не менее, достигнутые результаты очень впечатляющие.
Поскольку ECA является методом объемного обнаружения, определение размера глубины ограничено, но возможны качественные оценки, или после сканирования большой площади с помощью ECA, дополнение его УЗК в интересующих областях обеспечит быстрые и точные результаты. Преимущества развертывания ECA для обнаружения CSCC значительны и могут сэкономить время, деньги и даже жизни.
