浅谈提高金属设备及管道测厚准确性

陈德华 罗涛 金綦庆

摘 要：天然气化工装置由于硫分子等物质腐蚀及流体冲刷的影响，易发生穿孔泄漏。为使化工装置中的设备及管道处于完好状态，及时发现和消除因腐蚀引起的事故隐患，保证生产安全，应定期对设备及管道进行厚度检测，且生产装置的测厚检测原则上都应定点，必须建立定点测厚部点图。

关键词：装置;测厚;误差;准确性

各生产基层单位通常使用便携式超声波测厚仪对设备及管线进行测厚检查。超声波在同一介质中声速为同一常数，在不同介质中声速是不同的，超声波在介质中传播遇到第二种介质是会被反射，即探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达分界面时，脉冲被反射回探头通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度[1]。由于测厚仪操作方式、压力及温度的影响、耦合剂的影响、被测物体曲率半径的影响、被测物体内有沉积物、材料内部存在缺陷（夹渣、夹层等）、金属表面氧化物或油漆覆盖等因数，可能对测厚准确性造成较大影响，导致误报检测数据。

1 测厚的目的

对新建装置和新投用的设备及管道，确定定点测厚位置并取得投用前的原始壁厚数据。监测设备及管道的均匀腐蚀和冲刷腐蚀等参数，通过一定次数的检测，对设备腐蚀速度可以进行真实评估。配合在线监测对设备、管线进行有针对性的监测和腐蚀规律分析，并评估设备的剩余使用寿命，对设备进行危险性判断，实现装置的安全运行。为职能部门提供设备与管道的厚度数据，以掌握设备、管线腐蚀速率，制定装置的检修计划，实现科学合理的检修。达到提高企业对设备、管线的管理水平的目的。

2 减少测厚误差的控制措施

2.1 基本思路

对日常设备测厚工作中出现的误报检测数据案例进行总结，组织相关专业人员对造成测厚数据误差的因数进行科学分析，探讨切实可行的测厚方法。 验证操作方式的有效性，针对测厚仪的操作方式、温度及压力的影响、耦合剂的影响、被测物体曲率半径的影响、被测物体内有沉积物、材料内部存在缺陷（夹渣、夹层等）、金属表面氧化物或油漆覆盖等造成误差的因数采取的针对性措施进行现场验证，并对各种方式测得的数据进行比较。 确定操作方法，对采用的相应操作流程及方法所获得的测厚数据进行现场验证后，进一步优化，确定科学安全、简便可行的操作方法。

2.2 测厚误差因数分析及应对方法

2.2.1 校正测厚仪

操作人员由于责任心或操作技能欠缺，测厚操作前未进行测厚仪厚度标定，测厚基数没有归零而带来的误差。声速选择错误，即未在测量工作前，根据测量材质类型预置其声速或根据标准对应模块反测出声速。或者用一种材料的模块校正仪器后去测量另一种非模块相同材料的工件时，产生错误的结果。

厚度标定：由于工作电压和环境温度等因数的影响，导致测量系统的某些参数时常发生漂移，因此测量前应对测厚仪进行厚度标定，通常是用标准模块，若测厚仪显示不等于标准模块的厚度，就应对仪器进行厚度标定。进行标定时，按下控制区的厚度标定键，进入厚度标定程序，让测量结果与标准模块进行比较，根据结果按下加减键完成标定。

声速设定：在测量不同材料的厚度时，超声波测厚仪由于超声波在不同材料里传播的速度不同，需要材料的相应声速进行设置。在控制菜单中选择“声速”按键，按住“校准”键两秒左右，就能快速的调整声速，达到需要数值后再按“确认”键进行确认。

2.2.2 耦合剂的影响

耦合剂是用来排除探头和被测工件之间的空气，使超声波能有效穿入工件完成检测。如果使用方法或选择耦合剂种类不当，将导致耦合标志跳动或数值错误，无法读取有效数据。许多测厚人员用洗手液或者洗洁精等作为耦合剂，当使用的液体粘度较低时，耦合效果也较差，很难保证数据的准确性。操作人员应根据实际情况选择合适耦合剂，当被测工件表面粗糙或为弧形表面时，应使用粘度高的耦合剂。测量高温物体时应使用专用高温耦合剂。物体为光滑表面可以使用粘度较低的耦合剂。如果条件允许应尽可能使用专用耦合剂，使用其它液体作为耦合剂时，应多次在一点上测量比对，如果测量数据闪烁或者数据变化则耦合效果差，应更换耦合剂。

2.2.3 被测物体曲率半径的影响

因探头表面为平面，在测量曲率半径过大的物体时，与物体表面接触为点接触或线接触，耦合效果较差，导致声速穿透率较低，如果选用探头不规范则测得数据可能不准确。对物体进行壁厚测量时，应选用合适的探头。测量小径管道时，可选用小管径专用探头，现在使用的（6mm）小管径专用探头，能比较精确的测量小径管道等曲率半径较大的物体。

2.2.4 被测物体内有沉积物

被测物体内部有沉积物，如管道内硫化铁、渣滓等与管道内壁紧密接触。当被测物体与沉积物阻抗相差不大时，显示值为被测物体壁厚加沉积物厚度。显示值误差大小随阻抗相差大小变化。进行测厚检查时若出现显示值大于壁厚，极有可能为被测物体内部有沉积物造成的。如果工艺允许，可用木棒、橡胶锤对检查处进行震动，使沉积物与工件粘连程度降低或脱落。

2.2.5 材料内部存在缺陷（夹渣、夹层等）

使用超声波测厚仪进行检测，当材料内部存在缺陷（夹渣、夹层等）时，会导致显示值变小。如果出现显示值变小的现象，可在测厚点周边进行多点检查，进一步确认显示值变小是腐蚀减薄或疑似夹渣、夹层，必要时委派专业人员使用超声波探伤仪进行检测。

2.2.6 工件表面粗糙度过大

当被测物体表面粗糙度过大，探头与物体表面耦合效果差，导致反射回波低，严重时无法接收到回波信号。对于在役设备、管线等可使用锉刀、砂布、磨石对工件表面进行降低粗糙度处理。也可以用工具将表面附作物去除，以使工件表面与探头达到较好的耦合效果。

2.2.7 金属表面氧化物或油漆覆盖的影响

被测金属工件表面产生的致密氧化物或者防腐涂层，与被测物体紧密结合且基本无明显界线，由于在两种物质中的声速传播速度不同，因此造成测厚误差。氧化物或者防腐层厚度不同，对检测结果的影响也不同。在实际测厚工作中发现，一些设备和管道在防腐时未将原来的防腐层打磨掉就进行新的防腐作业，经过多次防腐后，覆盖物较厚且与工件表面或防腐层相互之间不够紧密，容易对检测结果造成较大错误，其偏差值超过涂层与工件紧密结合者。发现金属表面氧化物或油漆覆盖较厚或者结合不够紧密时，为保证检测效果，应将防腐覆盖物处理干净，露出金属本色的点略大于探头直径即可。

3 结束语

在平常工作时应注意观察不同方式对测厚结果的影响，对数据进行比较、验证。尤其是厂矿内的架空敷设管道，由于平时只能对管路进行肉眼观察。发现有外部锈蚀等异常情况时，才会搭建脚手架进行检测，不能实时检查内部腐蚀减薄情况。对于类似情况，要求测厚人员在年度计划测厚时严格执行测厚操作规范，必要时可增加测厚点。发现设备、管道局部严重减薄时，可以由远及近除掉该点周边的防腐层，远点测厚无异常后再逐步向中心点进行确认。在进行金属设备、管道壁厚检查时，测厚人员应具备较高的专业技能和责任心。特别是对測厚数据准确性存在疑问时，为确保数据的可靠性，需要测厚人员选用科学安全、简便可行的方式。

参考文献：

[1]陈继志.用脉冲—相位法提高固体材料中超声波声速测量的准确度[J].《轻合金加工技术》，1974，06-011.