超聲波測厚儀高溫測厚的難點及應(yīng)用場合

   ○石化,煉化,化工,制藥等行業(yè)的塔,罐體,管道.
   ○在役運行時,這些容器管道內(nèi)的介質(zhì)（無論液態(tài)還是汽態(tài)）處于高溫狀態(tài),傳導(dǎo)到金屬外壁,溫度仍有幾百攝氏度.
   ○高溫加劇腐蝕,同時介質(zhì)的流動是靠壓力驅(qū)動——因此,這些容器管道壁厚減薄的程度必須予以監(jiān)控,尤其是管道的彎道部位以及三通等閥體的彎頭部位.

超聲測厚的原理

   ○原理：
   備注：t0點是發(fā)射的起始時間點（始脈沖），t1點是*次底面反射回波被接收到的時間點。兩者的時間差乘以聲速，再除以2，就是超聲波在工件一個單程傳遞的路程，即厚度值。
   ○要點：
   1，由于超聲波在空氣中難以傳播，因此探頭與被測面之間必須涂抹耦合劑、“擠掉”空氣間隙，使超聲波有效地傳播進入被測件內(nèi)部，并獲得底面（即，內(nèi)壁）的反射號；
   2，該反射信號必須足夠穩(wěn)定、明確、清晰，儀器才能辨識并進行計算，從而顯示厚度值。

高溫狀態(tài)下的影響因素

   （1）關(guān)于耦合劑
   ○高溫時，耦合劑中的水分瞬間蒸發(fā)，于是，失去“擠掉”空氣間隙的效果。因此，儀器只能“看到”一閃即逝的反射信號、往往來不及辨識計算。
   ○為了保護探頭底面不被“燙傷”，所謂的超高溫耦合劑往往摻雜一些礦物顆粒，以確保探頭底面不會直接接觸到高溫的被測面，但這也導(dǎo)致礦物顆粒在高溫下（耦合劑水分被瞬間蒸發(fā)后）容易碳化并粘連到探頭底面，反而影響測量（相當(dāng)于探頭底面有了“麻點”）。
   （2）關(guān)于探頭
   ○探頭內(nèi)置“晶振片”，靠它產(chǎn)生和接收超聲信號。晶振片有一個物理參量，“居里溫度點Tc”，這代表在該溫度值以下，晶振片產(chǎn)生的超聲波，其聲阻抗比較適當(dāng)、也即傳播的難易程度適當(dāng)。不同材質(zhì)的晶振片，其Tc值不同。
   ○現(xiàn)有的晶振片材質(zhì)中，Tc值能達到500℃的，其另外一個參量，“機械品質(zhì)因子θm”卻非常高，達 10的6次方,導(dǎo)致無法獲得有效的信號分辨力——超聲測厚儀使用的晶振片，其θm都在1000以下，否則厚度的起測點就得在500mm以上。因此，現(xiàn)有的所謂“高溫”探頭，都無法在zui本質(zhì)的晶振片上獲得突破，目前所解決，都只不過是對探頭本身的保護，比如，探頭底面的保護膜不容易被“燙壞”、外殼加裝保護套，等等。——都沒有辦法解決超聲信號在高溫介質(zhì)中的有效傳播（發(fā)射與接收）的問題。
   （3）關(guān)于被測面的狀況
   ○當(dāng)探頭置放在被測面表面，超聲波以垂直于該接觸點切線的方向傳播，到底面（內(nèi)壁），同樣以垂直切線的方向原路反射——這個效果是的（仍參見原理圖）。這個效果，在平面測量、以及大直徑的筒、管、罐測量中，比較容易實現(xiàn)。
   ○但是對于彎道和彎頭部位（尤其是90℃外凸的那個點），很顯然，往往難以擺正探頭位置。
   ○另外，現(xiàn)場環(huán)境下，被測表面的油漬、漆面（尤其是鼓包），都會對測量帶來影響。
   （4）關(guān)于被測物體的材質(zhì)
   ○任何情況下，超聲波的傳遞，都要受到被測物體材質(zhì)的影響，從而帶來散射效果、聲速的變化。只不過，在大多數(shù)情況下，這些影響帶來的干擾不大、引起的細微誤差都在可忽略的范圍內(nèi)。
   ○但是，由于要耐受高溫高壓腐蝕，有些部件，其材質(zhì)所帶來的影響不能被忽略。比如，我們曾經(jīng)遇到過，高標(biāo)號的不銹鋼閥門，信號的散射衰減極其嚴(yán)重。
   （5）關(guān)于儀器——通常的問題
   ○通常的超聲波測厚儀，都是讀數(shù)型的——在“看到”一個穩(wěn)定、明確、清晰的反射信號后，“盯著”它，進行計算，zui終顯示出來的，只是一個計算的結(jié)果。
   ○在高溫狀態(tài)下，由于前述幾個因素，導(dǎo)致反射信號達不到“穩(wěn)定、明確、清晰”的程度，儀器無法“看到”信號、或者無法“盯著”它、或者“看花眼”了，于是出現(xiàn)“無讀值”、“讀值錯誤”等現(xiàn)象
   （6）關(guān)于儀器——初級解決辦法
   ○原來的儀器，它的“眼睛”只能“撲閃撲閃”每秒鐘“看”四次信號，現(xiàn)在，我們讓它快點“撲閃”，每秒鐘“看”20次信號，——這叫掃查功能；
   ○信號太弱，“看”不到。那就把信號增強，——這叫增益調(diào)節(jié)功能；
   ○由于信號出現(xiàn)很短暫，儀器剛讀完這個信號，他就消失了，儀器不敢確定。那就讓它把讀到信號先顯示出來——這叫“讀值保持”；
   ○以上，就是中科普銳超聲波測厚儀在應(yīng)對高溫測厚時的辦法，同時也目前是各款同檔儀器的解決辦法。
   （7）關(guān)于儀器——解決辦法
   ○前面提到，測量能實現(xiàn)，本質(zhì)上就是“看”信號。讀數(shù)型儀器，可能會“看”不到、“看”不清、“看”花了（其實可能有信號閃現(xiàn)）。
   ○那么，我們讓儀器把它所能捕捉的信號都顯示出來，不讓它自己判斷、改由操作者來判斷——這就是A掃描測厚儀。
   ○A掃測厚儀帶來的改進：zui本質(zhì)的，就是信號可以由操作者自己觀察，不用擔(dān)心讀數(shù)型儀器錯過、漏過信號。在功能上，除了同樣具備掃查、讀值功能外，增益可以數(shù)字調(diào)節(jié)而不是分檔調(diào)節(jié)（這樣更），另外，增加了雜波屏蔽功能，可以讓儀器讀取的信號。中科普銳超聲波測厚儀就是這樣的儀器。

實測中的要點

   ○選擇合適的耦合劑。測量前，耦合劑應(yīng)涂抹在探頭底面，然后迅速對被測位置進行“點測”，一接觸上，馬上移開探頭（不要因為沒出現(xiàn)信號或者讀值，就使勁按壓，這樣沒有用，這時耦合劑早已干結(jié)）。移開探頭后，馬上用棉紗布將被測點和探頭底面擦凈，避免耦合劑被測面和探頭底面形成結(jié)垢、影響下一次的耦合。
   ○對于彎道和彎頭部位，應(yīng)在90℃外凸處和側(cè)面各測一次，以供驗證。
   ○通過多次的現(xiàn)場實測，目前，各種儀器（包括進口的）、各種探頭（即便是標(biāo)稱到500℃的探頭），在350℃以上的表面（用紅外測溫儀測量），都難以實現(xiàn)有效測量。

市場現(xiàn)狀

   ○用戶不是超聲測量的專業(yè)人士（不一定會去研究原理技術(shù)、晶振片材質(zhì)），因此，出于對進口品牌的信賴（某種程度上是迷信），看到標(biāo)稱500℃的探頭就認(rèn)為真能測量；
   ○用戶購買了這樣的探頭，即便不能測量，也不會再說什么，因為，在他看來，他已經(jīng)盡力了、已經(jīng)買了的儀器（進口的）、用了的探頭。
   ○以上兩點，掩蓋了這樣一個事實：“標(biāo)稱500℃的探頭并不能真的測量500℃的高溫表面、并沒有真正改善高溫狀態(tài)下超聲傳播特性”。于是，“后來者”繼續(xù)去尋找“進口500 ℃高溫探頭”，這就是市場現(xiàn)狀。
   ○我們建議：“眼見為實”，在購買之前，現(xiàn)場實證。拿紅外測溫儀測量一下表面溫度，就在那個500 ℃的位置進行測厚，看看效果究竟如何。

總結(jié)

   ○耦合效果很重要。高溫下，耦合劑中水分的瞬間蒸發(fā)，造成耦合劑干結(jié)、碳化，使“耦合”失效。
   ○高溫探頭并沒有從原理上解決超聲波在高溫下傳播的問題，只解決了對探頭的保護問題。也就是說，“更能耐受高溫”不等同于“更能在高溫材質(zhì)中有效地傳播信號”。
   ○被測面和被測材質(zhì)，應(yīng)現(xiàn)場判斷。漆皮鼓包、內(nèi)外壁不平行、強散射性材質(zhì)等，導(dǎo)致無法測量，是很正常的事，不要試圖解決。
   ○儀器廠商只能從儀器主機的性能功能上去考慮解決辦法，比如：掃查、增益、讀值保持、A掃，等等。
應(yīng)用實景（測塔罐）

應(yīng)用實景（測管道)