[发明专利]一种管道内垢层厚度的超声波检测方法

权利要求书

1.一种管道内垢层厚度的超声波检测方法，其特征在于：利用两次不同角度的超声波分别入射，通过测量出两次入射时超声波在充满液体的管道内的穿透时间，在已知超声波在管壁和填充液体中的传播速度、超声波入射角和折射角关系的基础上联立方程组，进而计算出管道内垢层的速度和厚度。

2.如权利要求1所述的超声波检测方法，其特征在于依次包括如下步骤：

(1)考虑超声波在探头中的传播时间，采用标准试块进行仪器零点校核；

(2)在被测管道上选择表面光洁且轴向平直的一段安装探测夹具，对被测管道进行打磨预处理；

(3)测量相近4点管道外径值和管道壁厚，通过离散系数小于0.8％的条件，初步选择探测点；

(4)在初步选择探测点附近取4点，测量垂直穿透时间，通过离散系数小于0.1％的条件，最终定位探测点；

(5)探测点处管道壁厚以及声波穿透路径的测量

用超声测厚仪分别测出探测点两端的管道壁厚δ₁₁、δ₁₂，两者的和即为探测点处管道壁厚和δ₁；从管道打磨处的两端测出垂直穿透检测时管道的声波传播路径D；

(6)垢层超声波传播速度值的假设及垢层厚度值的预估

根据管道的使用环境和经验数据假设出垢层的超声波传播速度v₂，根据直穿透的传播规律预估出垢层厚度：

δ=v2v32(v3-v2)(T1-δ1v1-D-δ1v3)······(a)]]>

式中：T₁：垂直入射时超声波在管道内的传播时间，单位：秒；

D：超声传播路径，单位：米；

δ₁：管壁的厚度和，单位：米；

δ：垢的厚度，单位：米；

v₁：超声波在管壁中传播的速度，单位：米/秒；

v₂：超声波在垢中传播的速度，单位：米/秒；

v₃：超声波在液体中传播的速度，单位：米/秒；

然后，根据式(a)可对垢厚度值作出预先估算；

(7)根据上一步垢层厚度的预估值，预判断出斜探头入射方向的偏移值；采用直入射和斜入射方式分别测量超声波穿透管道的时间T1和T2；

(8)探测点处垢层速度值及厚度值的初步确定

根据直透射传播规律可以得到公式(b)：

T1=δ1v1+2δv2+D-δ1-2δv3······(b)]]>

根据斜透射传播规律可以得到公式(c)：

T2=δ1v1COSθ1+2δv2COSθ2+D-δ1-2δv3COSθ3······(c)]]>

根据超声波在不同界面传播规律，可以得到折射角和入射角的关系式(d)：

Sinθ₁/v₁＝Sinθ₂/v₂＝Sinθ₃/v₃  ……(d)

式中T₂：斜穿透检测时超声波在管道内的传播时间，单位：秒；

θ₁：斜入射超声波在在钢/垢界面的入射角；

θ₂：斜入射超声波在在钢/垢界面的折射角，和斜入射超声波在垢/液体界面的入射角；

θ₃：斜入射超声波在在垢/液体界面的折射角；

根据K＝tanθ₁，得出θ₁的值，然后联立(b)、(c)、(d)三式，采用迭代法计算得出超声波在垢层中的传播角度θ₂、速度v₂以及垢层厚度δ₂；

(9)探测点处垢层速度值及厚度值的最终确定

根据算出的速度和厚度值，重新判断接收探头的安置位置，然后再次进行直、斜透射，测量穿透时间，根据公式(a)、(b)和(c)重新计算出垢层速度值和厚度值；

若两次计算的速度值之差小于平均值的0.1％，则该值就是超声波在垢层中传播的速度值；否则再次重新定位、测量，直至两次测量所计算出的速度值之差小于平均值的0.1％，此时所得到的速度值就是超声波在垢层中传播的速度值；

根据所确定的垢的速度值，采用直入射法于探测点处对待测管道进行垂直穿透检测，根据式(a)可计算出垢的厚度值。

3.如权利要求2所述的超声波检测方法，其特征在于，在用(a)式计算垢层厚度时，对超声波在液体中的传播速度进行温度补偿。