金屬管道剩余壁厚怎么測?從測點布置到探頭選擇的現場方案
超聲波管道測厚儀測量一根使用多年的金屬管道,在不同位置測量出來的數據差異可能很大。這不一定是儀器數據不穩定,而是管道不同位置的腐蝕程度不同,如果測量管道壁厚只是在一大片區域隨機測三四個點,很可能正好繞開最薄的位置。現場檢測時一般需要根據管道直徑、腐蝕形態、彎頭、管道內介質流向和歷史減薄區域布置測點。探頭選擇也同樣會影響檢測結果,普通鋼制直管優先選擇標準探頭,微徑探頭主要用來測量小直徑管道,鑄鐵等粗晶材料考慮粗晶探頭,測量高溫管道用高溫探頭。
一、為什么管道不能只測一個位置?

管道測厚儀是探頭發射超聲波從管道外壁進入金屬,在管道內壁形成底面回波返回探頭,通過超聲波往返傳播的時間和材料聲速來計算管壁厚度的。探頭放在哪里測出來的就是這個點位的局部壁厚。
而金屬管道腐蝕通常不是均勻發生的,例如輸送液體的水平管道,在管道底部可能出現積液、沉積物或局部腐蝕,和管道頂部的剩余厚度可能會有很大差異。而在管道內液體高速流動的時候,彎頭或者三通位置在液體改變方向時容易受到局部沖蝕。管道局部點蝕的情況比整體減薄更難發現,大面積測量結果可能都比較正常,但個別凹坑位置的壁厚已經明顯下降了。
管道剩余壁厚檢測要盡可能找到整根管道中最薄的位置,即使管道平均厚度符合標準,但最薄的位置低于允許的最低厚度要求,這個位置就可能在管道內介質的沖刷或壓力下出現爆裂,哪怕其它位置剩余壁厚還有很多,這根管道也同樣需要維修更換了。所以管道厚度檢測需要合理的測點布置,盡量避免遺漏腐蝕區域。
二、管道不同位置測點要怎么布置?

1、直管段的測點布置
在日常現場巡檢壁厚測點布置時,一般在同一截面管道周向選擇多個位置測量,對于水平管道可以重點關注頂部、兩側和底部。常見的測點布置方法是截面四點法,在截面頂部、底部和兩邊分別布置一個測點,然后整根管道按照一定的距離依次在相鄰截面同樣進行四點布置,同時記錄下測點位置,每次復測盡量保持相同的測點位置。
2、彎頭、三通和變徑管測點布置
管道彎頭位置由于管道內介質、流速和工況不同,減薄并不一定只發生在某個固定位置,在實際檢測中需要覆蓋多個方向,建議分別關注彎頭外弧、內弧、兩側位置和彎頭前后的直管過渡區域。三通管可以重點檢測主流方向沖擊的位置、支管入口附近和流向改變的區域。對于變徑管測量的主要是管徑變化的區域、大小端過渡位置和湍流明顯的區域。一個判斷測點布置的方法是管道內流體方向變化越明顯的位置,越值得增加測點。
3、腐蝕區域測點布置
在發現管道明顯腐蝕的區域后,就不能只做稀疏的定點檢測了,需要做網格化掃查。先在較大區域快速測量,發現明顯低值后縮小測點間距做網格加密測量,再圍繞最低點繼續縮小范圍直到找出局部最薄區域的大致厚度范圍。
三、不同管道應該怎么選超聲波測厚探頭?

以林上LS212超聲波測厚儀為例,它有標準、微徑、粗晶、高溫四種探頭可選,不同的探頭適用的金屬管道檢測場景是不同的。
1、標準探頭
標準探頭頻率5MHZ,最小測量區域φ10mm,是一款通用款超聲波測厚探頭,適合普通鋼制金屬管道巡檢,例如常規碳鋼管、不銹鋼管、大多數普通直管段或其它表面比較平整的位置。
2、微徑探頭
小直徑管等曲率較大的位置,較大尺寸的探頭底面沒有辦法充分貼合管道表面,耦合容易不穩定。微徑探頭最小測量區域為φ6mm,更適合測量小直徑管道、曲面位置、彎頭局部區域和一些小面積點蝕區域等窄小檢測位置。
3、粗晶探頭
粗晶探頭頻率只有2 MHZ,穿透力更強,可以測量鑄鐵等粗晶材料的管道厚度。粗晶材料內部散射和衰減明顯,普通探頭高頻測量可能會出現回波弱,數據跳動的問題。
4、高溫探頭
蒸汽管道、熱油管道、化工高溫管道等金屬管道,如果溫度超過60℃,就不適合用林上其它超聲波探頭測量了,可以考慮使用高溫探頭檢測,高溫探頭允許接觸溫度可以達到500℃,是專門用來測量高溫材料的一款探頭。需要注意溫度會影響材料的聲速,因此想要得到準確的數據不建議用管道材料在正常溫度下的聲速測量。如果有已知厚度的同材質金屬,并且現場具備將它加熱到相似溫度的條件,可以利用LS212超聲波測厚儀反測聲速功能,用一塊同種材料已知厚度的金屬塊加熱到和檢測環境差不多的溫度,用LS212反測聲速得到這種材料在該溫度下的聲速,再用這個聲速測量高溫金屬管道的厚度。
四、金屬管道現場測量操作流程
以LS212超聲波測厚儀為例,測量水平金屬直管道的剩余壁厚。
在菜單設置界面可以直接選擇材料對應的聲速,如果對精度要求較高可以通過已知厚度的同材質工件反測聲速。
將金屬管道測量表面清理干凈,去掉浮銹、焊渣、油污和松動的氧化皮等。
在金屬管道截面頂部、底部和兩側分別標記四個測點,記為“A1、A2、A3、A4”。
每隔一定距離的截面位置同樣的方法標記測點記為“A5、A6……”,一直到測點均勻分布在整根水平金屬管。
在測點位置涂上適量的耦合劑,探頭垂直穩定按壓在接觸表面,避免探頭傾斜,同一點建議重復測量兩三次觀察數據是否穩定。
測量結束后找到數據最低值的位置進一步進行網格加密復測,以該位置為中心逐步縮小測點間距進行網格加密測量,最終得到該檢測區域穩定的最低壁厚數據。
將這次測量的各個位置保留記錄下來,方便下一次檢測能在同樣的位置測量,觀察管道壁厚變化趨勢。
五、金屬管道壁厚檢測常見問題
1、管道測壁厚一定要把油漆全部打掉嗎?
不一定。LS212超聲波管道測厚儀有穿透涂層測量功能,表面狀態較好的涂層,可以直接測量涂層下的基材厚度。如果涂層已經起泡脫層,或者表面銹蝕、粗糙導致耦合不穩定,就需要對測點位置局部清理或打磨后再檢測。
2、水平管道是不是只測底部就夠了?
不夠。底部通常是水平管道腐蝕測量的重點區域,但腐蝕位置受介質、流態和工況影響,實際檢測時還是要覆蓋管道周向多個位置。
3、一個測點測出特別薄,可以直接判定管道已經嚴重腐蝕嗎?
不建議只依據單次讀數判斷管道腐蝕,需要考慮操作手法導致測量不穩定的情況。建議先重復測量,并對周圍區域進行加密測量,確認低值是否穩定存在。
六、金屬管道剩余壁厚快速選型表
| 管道工況 | 探頭選擇 | 測點建議 | 林上方案 |
| 普通鋼制直管 | 標準探頭 | 軸向多截面 + 周向多點 | LS212 + 標準探頭 |
| 小直徑直管 | 微徑探頭 | 軸向多截面 + 周向多點 | LS212 + 微徑探頭 |
| 鑄鐵、粗晶直管 | 粗晶探頭 | 軸向多截面 + 周向多點 | LS212 + 粗晶探頭 |
| 高溫運行直管 | 高溫探頭 | 軸向多截面 + 周向多點 | LS212 + 高溫探頭 |
| 彎頭 | 根據管徑、材料和溫度選擇 | 內外弧 + 兩側 + 多截面 | LS212 + 對應探頭 |
| 三通、變徑 | 根據管徑、材料和溫度選擇 | 過渡區多點 + 異常加密 | LS212 + 對應探頭 |
| 明顯腐蝕或局部低值區域 | 根據管徑、材料和溫度選擇 | 圍繞低值網格化加密測量 | LS212 + 對應探頭 |
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