在役金属管道壁厚检测方法的应用性分析

在役金属管道壁厚检测方法的应用性分析

于宝虹, 罗云东, 邵志航

（上海宝钢工业检测公司，上海 201900）

摘 要：本文分析了超声波测厚仪和超声波探伤仪对于金属管道壁厚检测的应用特点，简要说明了射线照相法对于检测管壁非均匀减薄的辅助作用，提出综合应用无损检测方法可准确检测管壁状况的结论。

关键词： 管道； 壁厚减薄； 检测

TESTING TRACKING AND RESULT ANALYSIS OF BF COAL EJECTING TUBE

YU Bao-hong， LUO Yun-dong， SHAO Zhi-hang

(Shanghai Baosteel Industry Inspection Corp , Shanghai, 201900, China)

Abstract: According to the analysis on the thickness detection of part No.N coal ejecting tube of BF in some Ironmaking Plant. We assume that there may be uneven wear thickness reducing in the inner wall. After taking photos on the pipeline by the way of RT,testing it again with special technology, we exclude the possibility of coal powder medium image,to make sure that concave wear flaw exists on the inner wall of pipeline. Combining the result of pipeline cutting detection, we find out the reason of wear. At last, we suggest that punctual testing should be added to the pipeline.

Key Words: Tube； Thickness reducing； Testing

摘 要： 通过对某炼铁厂高炉N 系喷煤管道局部壁厚检测发生问题的调查分析，推测管道内壁可能存在非均匀磨损减薄，并以射线检测方法对管道进行拍片检测，通过采用专用工艺进行复验，排除了煤粉介质呈像的可能，确认了管道内壁存在凹槽状磨损缺陷的结论，结合割管检查结果，分析管壁磨损原因，并提出对该类管线进行定期检测的建议。

1 前言

根据介质特性及工艺条件的不同，金属管道在使用过程中，其整体或局部可能受到腐蚀、冲蚀、磨损等破坏性作用，使管壁逐渐减薄。缓慢的均匀减薄对管道的安全运行影响不大，但局部的非均匀减薄会影响管道的强度，严重的局部减薄则会对管道的安全运行构成威胁。因此对在役金属管道、尤其是压力管道进行定期检测时均把壁厚检测作为主要的检测项目之一。

2 壁厚检测的目的

对在役金属管道进行壁厚检测的主要目的为了探测管道在使用过程中壁厚的减薄程度，并依此推测壁厚减薄速度、在一定时期内的减薄总量，通过计算分析判定剩余壁厚能否满足强度及使用寿命的要求。

3 壁厚检测常用方法

随着专业人员对各种无损检测方法应用性的开发，壁厚检测的方法也在增加，相应的检测仪器也品种繁多，但是对于金属管道的壁厚检测仍以超声波测厚方法最为常用。

3.1采用超声波测厚仪进行壁厚测定[1]

脉冲反射式超声波测厚仪是利用超声波脉冲在材料中的往返传播时间与声速、声程的关系来求得被检工件的厚度。因超声波测厚仪具有轻便、小巧、测量速度快、数字管直接显示厚度值、精度高、电池供电等优点而被广泛应用于工业检测领域。在登高作业及需要进行大量数据采集的场合，测厚仪的优点更是会明显的体现出来。

采用超声波测厚仪测量管壁厚度时，应注意双晶探头的放置要使其隔声层垂直于管道轴线，并使其与管壁正交，这样才能获得稳定准确的厚度指示。测厚时，当读数与预想值相差较大时，应分析是出现了成倍读数还是缺陷反射，必要时可采用其他仪器进行辅助分析。

当现场检测遇到未知声速的材质时，可在与管壁材质相同且厚度已知的法兰及其他部件上进行声速校验。

当检测结束后发现仪器声速与被检材质实际声速不一致时，可利用公式进行数据校正：

实际壁厚 T=T＇×（C/C＇）

式中：T ’：在仪器设定声速下测得的壁厚值,mm

C：管材实际声速,m/s

C’：仪器设定声速,m/s

尽管超声波测厚仪具有很多优点，但其并不能检出所有形式的壁厚减薄。因为 测厚仪接收被检工件底面反射的脉冲信号具有一个可被仪器识别处理的下限值，并不是任意一个较小的界面反射回波都可被检波放大、予以计算形成显示。如管子内壁较小的点腐蚀或对声波构成发散的形状缺陷(如图1所示) ，当采用超声波测厚仪进行检测时，检出灵敏度将会受到很大的影响。试验证明：无论何种形式的壁厚减薄，其反射声能如不大于Φ2mm 当量缺陷的反射声能则都很难检出。

图1、 测厚仪难以发现的两种管壁减薄形式

在对金属管道进行壁厚检测时，很可能在靠近测点附近存在较深的局部减薄，但因测厚仪对该类缺陷的检测局限性而未能发现该缺陷，这种局限性需要通过其他适用的检测方法来弥补。

3.2采用超声波探伤仪进行壁厚检测

采用超声波探伤仪进行测厚一般选用高频小晶片纵波直探头，在工件表面耦合状况不好的情况下，采用超声波探伤仪进行测厚可获得较理想的检测效果。超声波探伤仪测厚没有测厚仪测厚显示快速、读数直接。但采用超声波探伤仪配合适当晶片尺寸的探头扫查管壁，检测人员可以通过波形特点定性的了解管壁状况，判断管壁处于均匀（减薄）状态还是存在非均匀减薄缺陷，并可通过扫查分析确定较严重的减薄区域，超声波探伤仪的这些特点是测厚仪所不具备的。

当管子内壁均匀光滑，无减薄或呈均匀减薄状况时，超声波扫查内壁反射回

波等间距且波幅呈线性递减，相邻回波间距即为管壁厚度（采用数字式超声波探伤仪可方便准确的读取壁厚值）。当管子内壁存在严重点状腐蚀、磨损凹槽等缺陷时，超声波扫查内壁反射回波较乱，包络线形状不规则、波形随探头的移动变化较大。（如图2所示）

管壁状况检测可根据管壁厚度和管径大小选用Ф24mm ～Ф34mm 纵波直探头，实际检测时，以完好均匀的管壁处调节检测灵敏度，使内壁一次回波高度达80%f.s左右，此时多次底波应成有规律的均匀递减形式，在不改变增益值的情况下，扫查管壁，观察管壁反射动态波形变化，通过波形幅值、间距、包络线形状等因素判定管壁减薄形式。

3.3采用射线照相法辅助分析管壁状况

对于反射当量不大但深度值较大的点腐蚀、局部磨损类缺陷，无论是超声波测厚仪还是超声波探伤仪都很难发现，而这类缺陷在管道使用过程中很可能快速发展形成漏点，影响管道的安全使用，对该类缺陷进行确认最有效的方法就是射线照相法。

射线照相法不能直接对管壁厚度进行定量，但可以直观的获得内壁缺陷的形I 区：管壁均匀光滑 II 区：沙丘状磨损过渡区 III 区：严重的凹槽状磨损 图2. 不同管壁状况所对应的UT 波形图（依次为I 、

II 、III 区）

状、尺寸、密集程度，通过管壁减薄形式，分析减薄成因。通过采用沟槽对比试块，可以判断管壁减薄深度、管道局部磨损减薄的严重程度，推断管壁在一定时期内是否存在磨穿及泄露的可能性。

射线照相工艺较复杂、所需检测时间较长、检测费用较高，因此，射线检测作为在役金属管道壁厚检测的辅助手段，一般用于已采用超声波检测法，检测判断可能存在非均匀减薄或难以获得准确判定，认为有必要进行减薄形式确认的情况。

4 结论

对于在役金属管道的壁厚检测，采用超声波测厚仪与超声波探伤仪检测各具优点和局限性，超声波测厚仪对于均匀减薄的管壁检测速度快、测量数据准确；超声波探伤仪可以对管壁减薄性质（是否为均匀减薄）做出判定；射线检测可以获得内壁缺陷的形状、尺寸、深度、密集程度。现场检测时，根据具体情况，综合应用三种无损检测方法可准确检测管壁状况。

参 考 文 献

1，全国锅炉压力容器无损检测人员资格考核委员会编写组，超声波探伤，中国锅炉压力容器安全杂志社，1995，79-81