[发明专利]一种工件壁厚的测量方法

说明书

技术领域

    本发明属于设备测量技术领域，涉及一种金属工件壁厚的测量方法，具体涉及一种基于超声横波的工件壁厚测量方法。 

背景技术

 在石油、化工、水电等领域的生产过程中,多数压力管道常年在高温、高压、高速及腐蚀性介质中运行，造成管路系统时常发生泄漏、爆管等事故。电力系统为保证蒸汽锅炉及发电设备的正常运行，需要定期或不定期对运行设备和管路的壁厚进行检查。现阶段在一些企业设备维修过程中,检查管路系统壁厚时,常常是利用人工原始方法敲击听声、钻孔或用普通测厚仪针对薄弱环节抽检管路系统壁厚。此种方法只能检测停工检修的设备，无法对运行中的设备进行检查。 

金属材料压力管道、容器以及各种无开放端面的封闭结构无法采用卡尺等工具测量工件壁厚。如已知材料材质、声速C_l，可采用超声波测厚仪测量工件壁厚。超声波测厚仪通过在工件中发射和接收超声纵波，测量超声纵波在工件中传播时间t，通过关系式（1）来计算工件壁厚。 

      （1） 

  式中：C_l：工件中的超声纵波声速，单位：米/秒；

       t：超声纵波在工件中的传播时间，单位：秒；

       T：工件的厚度，单位：米。

如工件无开放端面、材料声速未知，则无明确方法可以测量工件壁厚。 

发明内容

 本发明的目的是提供一种工件壁厚的测量方法，精确测量金属管件的厚度，为生产设备的运行和维护提供快速、可靠的数据。 

本发明工件壁厚的测量方法，利用超声波探伤仪，基于超声横波进行测量，测量步骤如下： 

⑴选择规格、前沿长度、折射角相同的1号斜探头和2号斜探头，将1号斜探头和2号斜探头放在标准试块上测量延时值，两个斜探头的延时值输入超声波探伤仪；

⑵将1号斜探头和2号斜探头相对置于工件的表面，1号斜探头作发射探头，2号斜探头作接收探头，测出工件底面一次反射回波，从超声波探伤仪读取超声横波在工件中的传播时间t₁；

⑶选取规格、前沿长度、折射角相同的3号斜探头和4号探头，3号斜探头和4号探头比1号斜探头和2号斜探头的折射角大15°～25°；将3号斜探头和4号探头放在标准试块上测量延时值，两个斜探头的延时值输入超声波探伤仪；

⑷将3号斜探头和4号探头相对置于工件的表面，3号斜探头作发射探头，4号斜探头作接收探头，测出工件底面一次反射回波，从超声波探伤仪读取超声横波在工件中的传播时间t₂；

⑸按式（1）计算工件的厚度             

式(1)中：

l₁：1号斜探头和2号斜探头之间的距离，米；

l₂：3号两斜探头和4号探头之间的距离，米；

l₁₀ ：1号斜探头的前沿长度，米；

   l₂₀ ：2号斜探头的前沿长度，米；

   l₃₀：3号斜探头的前沿长度，米；

   l₄₀ ：4号斜探头的前沿长度，米；

   t₁ ：1号斜探头和2号斜探头所测超声波在工件中的传播时间，秒；

   t₂ ：3号斜探头和4号斜探头所测超声波在工件中的传播时间，秒；

T ：工件的厚度，米。

规格包括探头的频率和晶片面积。探头的折射角为  45～70°。 

由1号斜探头和2号斜探头一次反射回波后，从超声波探伤仪中读取超声横波在工件中的传播时间t₁，工件厚度T由式（2）计算： 

           （2）