Kiểm tra ăn mòn dưới gối đỡ (CUPS) sử dụng PA-CAT (TM)

Giới thiệu về ăn mòn dưới vị trí gối đỡ

Sự cố đường ống có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng và ăn mòn ở các giá đỡ đường ống (CUPS) là một trong những nguyên nhân chính gây ra sự cố đường ống. Loại ăn mòn này xảy ra ở các giá đỡ đường ống thường là ăn mòn đường nứt hay Crevice Corrosion.

Ăn mòn đường nứt xảy ra do sự hiện diện của hơi ẩm trong khu vực giữa (đường nứt) đường ống và giá đỡ, hơi ẩm này bị giữ lại không thể bay hơi dẫn đến sự hình thành ăn mòn có thể gây suy giảm thành ống và cuối cùng là hư hỏng.

Ăn mòn ở các giá đỡ đường ống là một vấn đề trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau do hạn chế trong khả năng tiếp cận khu vực bị ăn mòn. Việc kiểm tra để phát hiện và xác định kích thước ăn mòn tại các giá đỡ đường ống thường được thực hiện bằng kỹ thuật RT ảnh bóng (overshadow) và UT dù RT có thể không đáng tin cậy do nhiễu từ các giá đỡ trong quá trình tiếp xúc.

Kiểm tra siêu âm tầm xa (LRUT), còn được gọi là kiểm tra siêu âm sóng dẫn hướng sử dụng sóng siêu âm tần số thấp để phát hiện bất liên tục trên bề mặt đường ống cách đầu dò lên tới 100 mét. Một trong những nhược điểm chính của kỹ thuật này là nó không thể được sử dụng để phát bất liên tục trong phạm vi gần đầu dò do vùng chết cao.

Kiểm tra siêu âm tầm trung (MRUT) sử dụng sóng siêu âm tần số cao với phạm vi kiểm tra nhỏ hơn để phát hiện sự ăn mòn, vết nứt và bất liên tục trên đường ống và bể chứa. Tuy nhiên, các sóng do MRUT tạo ra rất nhạy với các yếu tố bên ngoài như lớp phủ, mối hàn, v.v. do đó làm cho việc phân tích tín hiệu trở nên phức tạp.

Kiểm tra siêu âm phạm vi ngắn còn được gọi là CHIME/SRUT hay SRGW là một trong những phương pháp kiểm tra siêu âm trong đó sóng siêu âm được truyền dưới dạng sóng dẫn hướng sử dụng đầu dò siêu âm đặc biệt. Khi sóng laminar chạm vào các mặt phân cách hay bất liên tục, chuyển đổi dạng sóng và sự phản xạ của sóng được phát hiện bởi đầu dò đặt theo chế độ Phát-Thu.

Phương pháp kiểm tra Multi-Skip sử dụng sóng ngang phát ở cấu hình phát-thu (pitch-catch) trong đó đầu dò phát được đặt ở một bên của giá đỡ và đầu dò thu được đặt ở phía bên kia của giá đỡ. Tất cả những hạn chế tồn tại trong Siêu âm thông thường và Siêu âm mảng pha cũng tồn tại trong kỹ thuật này.

Một khái niệm mới về kỹ thuật PAUT để kiểm tra ăn mòn ở các giá đỡ đường ống là PA-CAT. Kỹ thuật này vẫn đang được phát triển và các thực nghiệm thu được từ nghiên cứu này đã được áp dụng và cho kết quả rất tốt.

Kỹ thuật Angle Array-Composite (PA-CAT ^TM) sử dụng trong kiểm tra ăn mòn đường ống

Ý tưởng về kỹ thuật siêu âm PAUT này được phát triển bởi Paul Holloway và Robert Ginzel.

Kỹ thuật Phased Array-Composite Angle Technique cũng là một kỹ thuật kiểm tra dựa trên Multi-skip, nhưng thay vì sử dụng các đầu dò đơn biến tử; các đầu dò PAUT được sử dụng. Việc sử dụng các đầu dò PAUT với khả năng lái chùm âm theo nhiều góc cung cấp một số lượng lớn các góc tối ưu nhiều khoảng cách đầu dò và chiều dày khác nhau.

Biên dạng của các vị trí ăn mòn có thể phức tạp, từ việc giảm độ dày thành nhẵn đến bề mặt gồ ghề, theo đó độ sâu ăn mòn thay đổi đáng kể theo khoảng cách.

Điều quan trọng đối với việc bảo vệ tính toàn vẹn của đường ống là quyền truy cập vào càng nhiều thông tin liên quan đến hoạt động ăn mòn tiềm ẩn trên đường ống càng tốt. Dữ liệu được cung cấp từ hình ảnh bề mặt bị ăn mòn mang lại cái nhìn sâu hơn về các dị thường trong đường ống xảy ra do ăn mòn.

Biểu đồ về độ dày còn lại của thành ống theo khoảng cách đã quét, cung cấp mô tả chi tiết về hình dạng thực tế của sự ăn mòn. Biên dạng “đáy sông” hay river bottom có thể được định nghĩa là hình chiếu của các điểm ăn mòn sâu nhất dọc theo hướng quét.

PA-CAT có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các thiết bị và phụ kiện hiện có. Cấu hình tối thiểu cho kiểm tra PA-CAT có thể tham khảo dưới đây:

• OmniScan X3 16:64PR
• Đầu dò Olympus 5L16-A10 với nêm N55S
• Máy bơm nước tiếp âm
• Bộ quét hỗ trợ 2 đầu dò có thể tiếp cận hai bên vị trí ăn mòn CUPS

Khoảng cách giữa hai đầu dò (phát và thu) được gọi là PCS (Probe Center Space). Thuật ngữ này được sử dụng rộng rãi trong kiểm tra ToFD, ở đó PCS là khoảng cách giữa các điểm thoát tia của đầu dò. Vì quá trình quét của đầu dò PAUT với nhiều chùm âm dẫn đến nhiều điểm index point khác nhau, do vậy trong PA-CAT, PCS được tính là khoảng cách giữa mặt trước của các nêm.

Thử nghiệm trên mẫu ăn mòn gia công trên tấm phẳng

Các tấm phẳng có gia công vị trí ăn mòn theo thực tế, kết quả thu được từ PA-CAT được so sánh với kết quả quét laser từ Công nghệ Creaform.

Độ dày tấm được sử dụng gồm 6,4mm 9,5mm và 15,9 mm được sử dụng trong thử nghiệm. Mỗi tấm có bốn vị trí được gia công đại diện cho các hình thái ăn mòn kéo dài, ăn mòn chung, ăn mòn điện hóa và ăn mòn theo cụm. Xem các hình ảnh để biết thêm chi tiết về tấm được sử dụng trong thử nghiệm.

Dưới đây là kết quả thu được từ thử nghiệm sử dụng PA-CAT và so sánh với dữ liệu bề mặt được quét laser.

Sau khi phân tích kết quả của thử nghiệm, đối với tấm 6,4 mm, sự khác biệt giữa PA-CAT và dữ liệu quét laze tại điểm ăn mòn sâu nhất xấp xỉ 5-10%. Tuy nhiên, chúng ta nhận thấy sự thay đổi lớn hơn ở phần cuối bên phải của biểu đồ trên do độ dài quét không đủ.

Mặt cắt của 9,5 mm và 15,9 mm được đánh giá là khá tốt và sự dao động ở điểm sâu nhất của mặt cắt xấp xỉ 5-10%.

Kết quả thử nghiệm

Trong các thử nghiệm, áp dụng cho các hình thái ăn mòn khác nhau cho thấy các mặt cắt đáy sông không có thay đổi đáng kể bất kể khoảng cách đầu dò được sử dụng. Điều này cho thấy PCS được chọn sẽ không ảnh hưởng nhiều đến kết quả kiểm tra.

Bề mặt ăn mòn được dựng từ sự suy giảm của sóng siêu âm dưới bề mặt ăn mòn. Sự tán xạ và suy giảm của sóng siêu âm sẽ lớn hơn nếu chiều dài ăn mòn tăng lên theo hướng đi của chùm tia siêu âm.

Vị trí ăn mòn ở bên trái của cả ba tấm bị kéo dài ra, có chiều dài gấp đôi chiều dài của vị trí ăn mòn thứ hai dọc theo đường đi của chùm tia siêu âm (tham khảo hình ảnh). Mặt cắt cho hai vị trí ăn mòn đầu tiên đối với tấm 15,9mm được trình bày bên dưới.

Kết quả ở trên cho thấy có sự gia tăng về độ sâu biên dạng đo được trong đối tượng bên trái (ăn mòn kéo dài) so với đối tượng bên phải (thông thường). PA-CAT đã đo chính xác tổn thất thành tối đa, tuy nhiên, biên dạng tại vị trí tiếp giáp với thành tối đa được đánh giá cao hơn thực tế khi vị trí ăn mòn kéo dài theo hướng chùm tia siêu âm (vị trí bên trái), điều này là do sự suy giảm tăng lên và góc siêu âm.

Hình trên cho thấy mặt cắt đáy sông đối với PA-CAT nghiêm trọng hơn khi so sánh với dữ liệu từ đo bề mặt laser. Vấn đề này đã được lường trước, vì các cạnh của bất kỳ khu ăn mòn kim loại nghiêm trọng nào sẽ thuôn nhọn (nghiêng / không song song với OD và ID của đường ống) và sẽ phản xạ sóng âm trở lại. Sự mất tín hiệu này sẽ không thể phân biệt được với sự suy giảm do suy hao chiều dày thành ống.

Một số thông số kỹ thuật liên quan đến kỹ thuật PA-CAT

PA-CAT có thể được sử dụng để đo lường định tính chiều dày còn lại của ăn mòn điểm tiếp xúc bên ngoài đường ống, giá đỡ bên dưới hoặc thậm chí mức độ nghiêm trọng của các vết rộp trong quá trình bảo dưỡng.

• Đường kính: 4 in. (100 mm) to flat
• Chiều dày: 0.250 in. (6mm) to 0.625 in. (16mm)

Hạn chế khi thực hiện PA-CAT

• Khoảng cách đầu dò tối đa khoảng 40 lần chiều dày thành
• Bề mặt bên ngoài ở vị trí đặt đầu dò cần được làm sạch và nhẵn
• Yêu cầu khoảng 25mm không bị ăn mòn ở vị trí đặt đầu dò
• Bề mặt bên trong cần không bị ăn mòn nhiều để có thể thực hiện kỹ thuật multi-skip
• Cần chuẩn bị bề mặt, loại bỏ lớp sơn
• Các ống seamless hay SMLS chỉ có thể kiểm tra theo hướng chu vi (COD)

Kết luận

Các mặt cắt biên dạng ăn mòn được so sánh với dữ liệu quét laser cho thấy tương quan tuyệt vời và dung sai độ chính xác được trình bày cũng nằm trong biên độ chấp nhận được. Các thử nghiệm cũng đã được tiến hành trên đường ống và cho kết quả đầy hứa hẹn với các bài báo đã được các tác giả công bố.

Bài liên quan