超聲波高溫測(cè)厚的場(chǎng)合
○石化、煉化、化工、制藥等行業(yè)的塔、罐體、管道。
○在役運(yùn)行時(shí)，這些容器管道內(nèi)的介質(zhì)（無(wú)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 仍有數(shù)百攝氏度。
○高溫加劇腐蝕，同時(shí)介質(zhì)的流動(dòng)是靠壓力驅(qū)動(dòng)——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(cè)厚的原理
○原理：
備注：t0點(diǎn)是發(fā)射的起始時(shí)間點(diǎn)（始脈沖），t1點(diǎn)是*次底面反射回波被接收到的時(shí)間點(diǎn)。兩者的 時(shí)間差乘以聲速，再除以2，就是超聲波在工件一個(gè)單程傳遞的路程，即厚度值。
○要點(diǎn)：1，由于超聲波在空氣中難以傳播，因此探頭與被測(cè)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(jìn)入被測(cè)件內(nèi)部，并獲得底面（即，內(nèi)壁）的反射號(hào)；2，該反射信號(hào)必須足 夠穩(wěn)定、明確、清晰，儀器才能辨識(shí)并進(jìn)行計(jì)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(shí)，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(hào)、往往來(lái)不及辨識(shí)計(jì)算。
○為了保護(hù)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(huì)直接接觸到高溫的被測(cè)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(cè)量（相當(dāng)于探頭底面有了“麻點(diǎn)”）。
（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(hào)。晶振片有一個(gè)物理參量，“居里溫度點(diǎn)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(dá)到500℃的，其另外一個(gè)參量，“機(jī)械品質(zhì)因子θm”卻非常高，達(dá) 10的6次方,導(dǎo)致無(wú)法獲得有效的信號(hào)分辨力——超聲測(cè)厚儀使用的晶振片，其θm都在1000以下，否則 厚度的起測(cè)點(diǎn)就得在500mm以上。因此，現(xiàn)有的所謂“高溫”探頭，都無(wú)法在zui本質(zhì)的晶振片上獲得突 破，目前所解決，都只不過(guò)是對(duì)探頭本身的保護(hù)，比如，探頭底面的保護(hù)膜不容易被“燙壞”、外殼 加裝保護(hù)套，等等。——都沒(méi)有辦法解決超聲信號(hào)在高溫介質(zhì)中的有效傳播（發(fā)射與接收）的問(wèn)題。
（3）關(guān)于被測(cè)面的狀況
○當(dāng)探頭置放在被測(cè)面表面，超聲波以垂直于該接觸點(diǎn)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(gè)效果是的（仍參見(jiàn)原理圖）。這個(gè)效果，在平面測(cè)量、以及大 直徑的筒、管、罐測(cè)量中，比較容易實(shí)現(xiàn)。
○但是對(duì)于彎道和彎頭部位（尤其是90℃外凸的那個(gè)點(diǎn)），很顯然，往往難以擺正探頭位置。
○另外，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下，被測(cè)表面的油漬、漆面（尤其是鼓包），都會(huì)對(duì)測(cè)量帶來(lái)影響。
（4）關(guān)于被測(cè)物體的材質(zhì)
○任何情況下，超聲波的傳遞，都要受到被測(cè)物體材質(zhì)的影響，從而帶來(lái)散射效果、聲速的變化。只 不過(guò)，在大多數(shù)情況下，這些影響帶來(lái)的干擾不大、引起的細(xì)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(lái)的影響不能被忽略。比如，我們?cè)?jīng)遇 到過(guò)，高標(biāo)號(hào)的不銹鋼閥門(mén)，信號(hào)的散射衰減極其嚴(yán)重。
（5）關(guān)于儀器——通常的問(wèn)題
○通常的超聲波測(cè)厚儀，都是讀數(shù)型的——在“看到”一個(gè)穩(wěn)定、明確、清晰的反射信號(hào)后，“盯著 ”它，進(jìn)行計(jì)算，zui終顯示出來(lái)的，只是一個(gè)計(jì)算的結(jié)果。
○在高溫狀態(tài)下，由于前述幾個(gè)因素，導(dǎo)致反射信號(hào)達(dá)不到“穩(wěn)定、明確、清晰”的程度，儀器無(wú)法 “看到”信號(hào)、或者無(wú)法“盯著”它、或者“看花眼”了，于是出現(xiàn)“無(wú)讀值”、“讀值錯(cuò)誤”等現(xiàn) 象
（6）關(guān)于儀器——初級(jí)解決辦法
○原來(lái)的儀器，它的“眼睛”只能“撲閃撲閃”每秒鐘“看”四次信號(hào)，現(xiàn)在， 我們讓它快點(diǎn)“撲閃 ”，每秒鐘“看”20次信號(hào)，——這叫掃查功能；
○信號(hào)太弱，“看”不到。那就把信號(hào)增強(qiáng)，——這叫增益調(diào)節(jié)功能；
○由于信號(hào)出現(xiàn)很短暫，儀器剛讀完這個(gè)信號(hào)，他就消失了，儀器不敢確定。那就讓它把讀到信號(hào)先 顯示出來(lái)——這叫“讀值保持”；
○以上，就是時(shí)代TIME243X超聲波測(cè)厚儀在應(yīng)對(duì)高溫測(cè)厚時(shí)的辦法，同時(shí)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(cè)量能實(shí)現(xiàn)，本質(zhì)上就是“看”信號(hào)。讀數(shù)型儀器，可能會(huì)“看”不到、“看”不清、 “看”花了（其實(shí)可能有信號(hào)閃現(xiàn)）。
○那么，我們讓儀器把它所能捕捉的信號(hào)都顯示出來(lái)，不讓它自己判斷、改由操作者來(lái)判斷——這就 是A掃描測(cè)厚儀。
○A掃測(cè)厚儀帶來(lái)的改進(jìn)：zui本質(zhì)的，就是信號(hào)可以由操作者自己觀察，不用擔(dān)心讀數(shù)型儀器錯(cuò)過(guò)、漏 過(guò)信號(hào)。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)（這樣更精 確），另外，增加了雜波屏蔽功能，可以讓儀器讀取的信號(hào)。時(shí)代TIME2460和TT500就是這樣的儀 器。
實(shí)測(cè)中的要點(diǎn)
○選擇合適的耦合劑。測(cè)量前，耦合劑應(yīng)涂抹在探頭底面， 然后迅速對(duì)被測(cè)位置進(jìn)行 “點(diǎn)測(cè)”，一 接觸上，馬上移開(kāi)探頭（不要因?yàn)闆](méi)出現(xiàn)信號(hào)或者讀值，就使勁按壓，這樣沒(méi)有用，這時(shí)耦合劑早已 干結(jié)）。移開(kāi)探頭后，馬上用棉紗布將被測(cè)點(diǎn)和探頭底面擦凈，避免耦合劑被測(cè)面和探頭底面形成結(jié) 垢、影響下一次的耦合。
○對(duì)于彎道和彎頭部位，應(yīng)在90℃外凸處和側(cè)面各測(cè)一次，以供驗(yàn)證。
○通過(guò)多次的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，目前，各種儀器（包括進(jìn)口的）、各種探頭（即便是標(biāo)稱(chēng)到500℃的探頭）， 在350℃以上的表面（用紅外測(cè)溫儀測(cè)量），都難以實(shí)現(xiàn)有效測(cè)量。
市場(chǎng)現(xiàn)狀
○用戶不是超聲測(cè)量的專(zhuān)業(yè)人士（不一定會(huì)去研究原理技術(shù)、晶振片材質(zhì)），因此，出于對(duì)進(jìn)口品牌 的信賴(lài)（某種程度上是迷信），看到標(biāo)稱(chēng)500℃的探頭就認(rèn)為真能測(cè)量；
○用戶購(gòu)買(mǎi)了這樣的探頭，即便不能測(cè)量，也不會(huì)再說(shuō)什么，因?yàn)?，在他看?lái)，他已經(jīng)盡力了、已經(jīng) 買(mǎi)了的儀器（進(jìn)口的）、用了的探頭。
○以上兩點(diǎn)，掩蓋了這樣一個(gè)事實(shí)：“標(biāo)稱(chēng)500℃的探頭并不能真的測(cè)量500℃的高溫表面、并沒(méi)有真 正改善高溫狀態(tài)下超聲傳播特性”。于是，“后來(lái)者”繼續(xù)去尋找“進(jìn)口500 ℃高溫探頭”，這就是 市場(chǎng)現(xiàn)狀。
○我們建議：“眼見(jiàn)為實(shí)”，在購(gòu)買(mǎi)之前，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)證。拿紅外測(cè)溫儀測(cè)量一下表面溫度，就在那個(gè)500 ℃的位置進(jìn)行測(cè)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(méi)有從原理上解決超聲波在高溫下傳播的問(wèn)題，只解決了對(duì)探頭的保護(hù)問(wèn)題。也就是說(shuō) ，“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(hào)”。
○被測(cè)面和被測(cè)材質(zhì)，應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)判斷。漆皮鼓包、內(nèi)外壁不平行、強(qiáng)散射性材質(zhì)等，導(dǎo)致無(wú)法測(cè)量，是 很正常的事，不要試圖解決。
○儀器廠商只能從儀器主機(jī)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(shí)景（測(cè)塔罐）
應(yīng)用實(shí)景（測(cè)管道）
北京時(shí)代之峰科技有限公司 何克勤
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