超声波测厚在特种设备检验中的相关问题

2014-03-16杜立剑长庆油田技术监测中心710018

化工管理 2014年12期

关键词：声速示值工件

杜立剑（长庆油田技术监测中心 710018）

在特种设备定期检验中，壁厚测定是一个重要检验项目，对设备安全状况等级评定具有重要意义，根据多年的检验经验，总结如下。

一、测厚方法和注意事项

1.测厚方法

（1）双测量法：在每一点处用探头进行两次测量，两次测量中探头串音隔层板要相互垂直，取两次测量中的最小值作为测量厚度。（2）多点测量法：在某一测量范围（一般以直径20—30mm为宜）内进行多次测量，以找出最薄点。如下图所示：

（3）线连续测量法：在一条线上每相距5mm或5mm以下测量一次，用此间隔连续进行测量，适用于背面有腐蚀沟槽的工件。（4）综合测量法：用于腐蚀严重或对测量结论要求较精确的场合，测量时以一点为中心，综合使用以上方法，以更小间隔移动探头，并将测量结果以等高线形式记录，如下图所示。此法可找出壁厚最薄点，确定小面积的腐蚀坑。

2.注意事项

（1）超声波测厚仪，由于检测灵敏度高，在工件表面有油漆、氧化皮或锈铁时，均可直接测厚（不平时稍加打磨），但此时测出的工件厚度包括了氧化层和涂层厚度，应在示值中扣除。

（2）探头与试件接触时，探头放置要平稳，压力适当，保证探头与试件之间有良好的耦合。

（3）测量管壁厚度时，探头中间的串音隔层板应与被测管子的轴线平行或者垂直，以增大探头晶片与工件的接触面。

4、在测表面有严重麻点和凹坑的工件时，应选用声阻抗大、黏度高的耦合剂或专用超声耦合剂。

（5）测厚中出现示值跳跃不定时，不要确定测厚结果，此时可轻微移动探头，并用手指将探头压紧在测点处，待示值稳定不动时方可取值。若示值轻微闪烁跳动，一般应以较小测厚值为准。

二、测厚示值误差分析及预防措施

1.测厚示值误差分析：

（1）在用设备大部分表皮已出现锈迹、过于粗糙，导致探头同接触面之间无法有效耦合，反射回波低，有时候回波信号都不能够获取。

（2）金属表层由于氧化作用生产的物质或加膜覆盖层带来的不良危害。这些材料虽然表面上同基体材料已经有效融合起来，二者间无任何缝隙，然而，终究是不同的物质，使得声速的具体传播速度也是各有差异的，由此会导致误差发生，且误差范围也与覆盖物厚度密切相关。

（3）工件曲率太小，尤其是小径管测厚时，常用探头表面为平面，与曲面接触为点接触或线接触，声强透射率低（耦合不好）。

（4）探头接触面出现损坏迹象。通常情况下，测厚探头多采用丙烯树脂，运用时间长了，探头表面会光滑顿失，不再锋刃、灵敏，从而无法显示光滑度。

（5）被测量物表面由于受到腐蚀覆盖着很多坑体。因为所测量物上含有锈迹、凸凹坑洼，影响了声波传递，造成读数变化缺乏规律，在一些个别情况下读数也无法显示。

（6）所测量的物质中堆着沉积物，如果这些沉积物与工件声阻抗大体相当时，测厚仪显示值为壁厚与沉积物厚度之和。

（7）如果材料中有问题，例如：内含夹渣、夹层等等，则显示值大概在公称厚度的70%。

（8）温度带来的负面影响。通常情况下，温度越高，金属材料的声速则越低，实验研究显示：金属材料温度每上升100摄氏度，对应的声速则降低1%。

（9）耦合剂的不良作用。耦合剂主要作用体现在：除掉探头与所要测量的物体之间的空气，确保声波可以更好地走向工件最终实现科学检测。当所选的耦合剂类型以及使用方法不科学时，则会导致误差出现，不能测到准确数据。

（10）声速选择错误。测量工件前，根据材料种类预置其声速或根据标准块测出声速。当用一种材料校正仪器后（常用试块为钢）又去测量另一种材料时，导致过大误差的出现。

2.测厚示值误差的预防措施。

（1）科学择取测厚探头，对曲面工件测量过程中，为了确保测量更加精确、科学，需要选择曲面探头护套、小管径专用探头等等；对于温度较高工件的测量，则要使用与其相适应的、科学的专门探头，此时要杜绝普通探头；通过砂纸来磨光出现损伤、划痕的探头，维护其平滑、完好无损。倘若状况不稳定，则要考虑调整、更换探头。

（2）科学处理要检测物体的表面，控制其粗糙度，而且也需要祛除膜盖层，确保其呈现内部金属发光状态，确保探头以及被检物在耦合剂的作用下，获得最令人满意的耦合效果。

（3）科学辨认材料，优选科学的声速。测量未开始时务必做好各项准备工作。例如：明确所测物材料类型，提前设置声速。如果是高温工件，则要参照现实中的温度，按修正后的声速预置或按常温测量后，将厚度值予以修正，要吸取以往教训，防止出现差错。

（4）科学运用耦合剂。第一，参照实际状况来优选类型，确保与其相适应。当发挥光滑作用时，所采用的耦合剂需要粘度较低；对于一些特殊形态的材料表面，例如：质地较为粗糙、形态为垂直等情况下，所采用的耦合剂则要粘度较高。第二，根据科学要求适度使用耦合剂，确保匀称地涂抹，通常需要把耦合剂涂抹于所测量的材料表面，当测量温度特殊情况下，则要将其涂抹于探头上。