淺談提高金屬設備及管道測厚準確性

陳德華 羅濤 金綦慶

摘 要：天然氣化工裝置由于硫分子等物質腐蝕及流體沖刷的影響，易發生穿孔泄漏。為使化工裝置中的設備及管道處于完好狀態，及時發現和消除因腐蝕引起的事故隱患，保證生產安全，應定期對設備及管道進行厚度檢測，且生產裝置的測厚檢測原則上都應定點，必須建立定點測厚部點圖。

關鍵詞：裝置;測厚;誤差;準確性

各生產基層單位通常使用便攜式超聲波測厚儀對設備及管線進行測厚檢查。超聲波在同一介質中聲速為同一常數，在不同介質中聲速是不同的，超聲波在介質中傳播遇到第二種介質是會被反射，即探頭發射的超聲波脈沖通過被測物體到達分界面時，脈沖被反射回探頭通過精確測量超聲波在材料中傳播的時間來確定被測材料的厚度[1]。由于測厚儀操作方式、壓力及溫度的影響、耦合劑的影響、被測物體曲率半徑的影響、被測物體內有沉積物、材料內部存在缺陷（夾渣、夾層等）、金屬表面氧化物或油漆覆蓋等因數，可能對測厚準確性造成較大影響，導致誤報檢測數據。

1 測厚的目的

對新建裝置和新投用的設備及管道，確定定點測厚位置并取得投用前的原始壁厚數據。監測設備及管道的均勻腐蝕和沖刷腐蝕等參數，通過一定次數的檢測，對設備腐蝕速度可以進行真實評估。配合在線監測對設備、管線進行有針對性的監測和腐蝕規律分析，并評估設備的剩余使用壽命，對設備進行危險性判斷，實現裝置的安全運行。為職能部門提供設備與管道的厚度數據，以掌握設備、管線腐蝕速率，制定裝置的檢修計劃，實現科學合理的檢修。達到提高企業對設備、管線的管理水平的目的。

2 減少測厚誤差的控制措施

2.1 基本思路

對日常設備測厚工作中出現的誤報檢測數據案例進行總結，組織相關專業人員對造成測厚數據誤差的因數進行科學分析，探討切實可行的測厚方法。 驗證操作方式的有效性，針對測厚儀的操作方式、溫度及壓力的影響、耦合劑的影響、被測物體曲率半徑的影響、被測物體內有沉積物、材料內部存在缺陷（夾渣、夾層等）、金屬表面氧化物或油漆覆蓋等造成誤差的因數采取的針對性措施進行現場驗證，并對各種方式測得的數據進行比較。 確定操作方法，對采用的相應操作流程及方法所獲得的測厚數據進行現場驗證后，進一步優化，確定科學安全、簡便可行的操作方法。

2.2 測厚誤差因數分析及應對方法

2.2.1 校正測厚儀

操作人員由于責任心或操作技能欠缺，測厚操作前未進行測厚儀厚度標定，測厚基數沒有歸零而帶來的誤差。聲速選擇錯誤，即未在測量工作前，根據測量材質類型預置其聲速或根據標準對應模塊反測出聲速。或者用一種材料的模塊校正儀器后去測量另一種非模塊相同材料的工件時，產生錯誤的結果。

厚度標定：由于工作電壓和環境溫度等因數的影響，導致測量系統的某些參數時常發生漂移，因此測量前應對測厚儀進行厚度標定，通常是用標準模塊，若測厚儀顯示不等于標準模塊的厚度，就應對儀器進行厚度標定。進行標定時，按下控制區的厚度標定鍵，進入厚度標定程序，讓測量結果與標準模塊進行比較，根據結果按下加減鍵完成標定。

聲速設定：在測量不同材料的厚度時，超聲波測厚儀由于超聲波在不同材料里傳播的速度不同，需要材料的相應聲速進行設置。在控制菜單中選擇“聲速”按鍵，按住“校準”鍵兩秒左右，就能快速的調整聲速，達到需要數值后再按“確認”鍵進行確認。

2.2.2 耦合劑的影響

耦合劑是用來排除探頭和被測工件之間的空氣，使超聲波能有效穿入工件完成檢測。如果使用方法或選擇耦合劑種類不當，將導致耦合標志跳動或數值錯誤，無法讀取有效數據。許多測厚人員用洗手液或者洗潔精等作為耦合劑，當使用的液體粘度較低時，耦合效果也較差，很難保證數據的準確性。操作人員應根據實際情況選擇合適耦合劑，當被測工件表面粗糙或為弧形表面時，應使用粘度高的耦合劑。測量高溫物體時應使用專用高溫耦合劑。物體為光滑表面可以使用粘度較低的耦合劑。如果條件允許應盡可能使用專用耦合劑，使用其它液體作為耦合劑時，應多次在一點上測量比對，如果測量數據閃爍或者數據變化則耦合效果差，應更換耦合劑。

2.2.3 被測物體曲率半徑的影響

因探頭表面為平面，在測量曲率半徑過大的物體時，與物體表面接觸為點接觸或線接觸，耦合效果較差，導致聲速穿透率較低，如果選用探頭不規范則測得數據可能不準確。對物體進行壁厚測量時，應選用合適的探頭。測量小徑管道時，可選用小管徑專用探頭，現在使用的（6mm）小管徑專用探頭，能比較精確的測量小徑管道等曲率半徑較大的物體。

2.2.4 被測物體內有沉積物

被測物體內部有沉積物，如管道內硫化鐵、渣滓等與管道內壁緊密接觸。當被測物體與沉積物阻抗相差不大時，顯示值為被測物體壁厚加沉積物厚度。顯示值誤差大小隨阻抗相差大小變化。進行測厚檢查時若出現顯示值大于壁厚，極有可能為被測物體內部有沉積物造成的。如果工藝允許，可用木棒、橡膠錘對檢查處進行震動，使沉積物與工件粘連程度降低或脫落。

2.2.5 材料內部存在缺陷（夾渣、夾層等）

使用超聲波測厚儀進行檢測，當材料內部存在缺陷（夾渣、夾層等）時，會導致顯示值變小。如果出現顯示值變小的現象，可在測厚點周邊進行多點檢查，進一步確認顯示值變小是腐蝕減薄或疑似夾渣、夾層，必要時委派專業人員使用超聲波探傷儀進行檢測。

2.2.6 工件表面粗糙度過大

當被測物體表面粗糙度過大，探頭與物體表面耦合效果差，導致反射回波低，嚴重時無法接收到回波信號。對于在役設備、管線等可使用銼刀、砂布、磨石對工件表面進行降低粗糙度處理。也可以用工具將表面附作物去除，以使工件表面與探頭達到較好的耦合效果。

2.2.7 金屬表面氧化物或油漆覆蓋的影響

被測金屬工件表面產生的致密氧化物或者防腐涂層，與被測物體緊密結合且基本無明顯界線，由于在兩種物質中的聲速傳播速度不同，因此造成測厚誤差。氧化物或者防腐層厚度不同，對檢測結果的影響也不同。在實際測厚工作中發現，一些設備和管道在防腐時未將原來的防腐層打磨掉就進行新的防腐作業，經過多次防腐后，覆蓋物較厚且與工件表面或防腐層相互之間不夠緊密，容易對檢測結果造成較大錯誤，其偏差值超過涂層與工件緊密結合者。發現金屬表面氧化物或油漆覆蓋較厚或者結合不夠緊密時，為保證檢測效果，應將防腐覆蓋物處理干凈，露出金屬本色的點略大于探頭直徑即可。

3 結束語

在平常工作時應注意觀察不同方式對測厚結果的影響，對數據進行比較、驗證。尤其是廠礦內的架空敷設管道，由于平時只能對管路進行肉眼觀察。發現有外部銹蝕等異常情況時，才會搭建腳手架進行檢測，不能實時檢查內部腐蝕減薄情況。對于類似情況，要求測厚人員在年度計劃測厚時嚴格執行測厚操作規范，必要時可增加測厚點。發現設備、管道局部嚴重減薄時，可以由遠及近除掉該點周邊的防腐層，遠點測厚無異常后再逐步向中心點進行確認。在進行金屬設備、管道壁厚檢查時，測厚人員應具備較高的專業技能和責任心。特別是對測厚數據準確性存在疑問時，為確保數據的可靠性，需要測厚人員選用科學安全、簡便可行的方式。

參考文獻：

[1]陳繼志.用脈沖—相位法提高固體材料中超聲波聲速測量的準確度[J].《輕合金加工技術》，1974，06-011.