Как измерить толщину стенки трубы ультразвуковым толщиномером

Толщину стенки трубы с коррозией измеряют ультразвуковым толщиномером с раздельно-совмещённым (двухэлементным) датчиком. Порядок такой: зачистить точку от рыхлой ржавчины и окалины, нанести контактную жидкость, откалибровать прибор по скорости звука и нулю, поставить датчик акустическим экраном поперёк оси трубы и записать минимальное из нескольких показаний. Ниже каждый шаг подробно и типичные ошибки.

Как работает ультразвуковой толщиномер

Датчик посылает в стенку короткий ультразвуковой импульс. Прибор измеряет время, за которое импульс доходит до внутренней (донной) поверхности и возвращается, и пересчитывает его в толщину по известной скорости звука в материале. Доступ нужен только с одной стороны, поэтому трубу не вскрывают и не вырезают.

Шаг 1. Выберите датчик

Для коррозионной толщинометрии используют раздельно-совмещённые (двухэлементные) датчики и коррозионные толщиномеры. Излучающий и приёмный элементы в таком датчике наклонены друг к другу, их лучи пересекаются под поверхностью. Это даёт два преимущества:

• датчик чувствительнее одноэлементного к эхо-сигналам от дна язв, то есть к самому тонкому месту стенки;
• приёмник почти не принимает ложный сигнал от контактной жидкости, застрявшей в углублениях шероховатой поверхности.

У каждого датчика есть минимальная измеряемая толщина и минимальный радиус поверхности. Например, по данным Evident, датчик D790 работает в стали примерно от 1 мм и на радиусе от 20 мм. Если стенка тоньше минимума датчика, прибор может принять ложный эхо-сигнал и показать завышенную толщину — самая опасная ошибка в толщинометрии.

Шаг 2. Подготовьте поверхность

• Снимите проволочной щёткой или напильником рыхлую ржавчину, окалину и грязь: они мешают акустическому контакту.
• Тонкая гладкая плотно сцепленная ржавчина обычно не мешает.
• Грубую литую или сильно корродированную поверхность может понадобиться зашлифовать.

Шаг 3. Нанесите контактную жидкость

Ультразвук не проходит через воздушный зазор, поэтому между датчиком и металлом нужна контактная жидкость. Для шероховатых поверхностей подходит глицерин, для вертикальных стенок и потолочных трасс — гель, который не стекает. Для горячих поверхностей нужны специальные высокотемпературные жидкости: у Evident, например, H-2 рассчитана на диапазон от −18 до 400 °C. Подробнее — в карточке контактной жидкости.

Шаг 4. Откалибруйте прибор

Прибор калибруют по скорости звука и по нулю (у двухэлементного датчика ноль — это время прохождения импульса через линии задержки), как указано в руководстве к толщиномеру. Калибровку делают на образце из того же материала с известной толщиной, например на ступенчатом образце. Для горячих труб скорость звука калибруют на образце, нагретом до температуры измерения: при комнатной настройке ошибка на горячем металле будет значительной.

Шаг 5. Поставьте датчик правильно

• На трубах малого диаметра акустический экран (перегородка между элементами, видна на рабочей поверхности датчика) ставят перпендикулярно оси трубы.
• Прижимайте датчик плотно, но не трите и не проворачивайте его на шероховатом металле: для каждого замера поднимите датчик и поставьте заново.
• При сканировании участка шаг между точками — не больше половины диаметра датчика, иначе можно пропустить язву.

Шаг 6. Снимите и запишите показания

• В каждой точке сделайте несколько замеров и запишите минимальное значение: оно соответствует самому тонкому месту.
• Обязательно мерьте места, где коррозия и эрозия сильнее: наружную сторону отводов и участки возле сварных швов.
• Если прибор не даёт показания, это может означать сильно разрушенную стенку или толщину вне диапазона датчика. Такую точку нужно проверить отдельно, а не пропускать.

Если на трубе краска

Через тонкую краску (примерно 0,1–0,2 мм) обычно можно мерить в стандартном режиме. Толстое покрытие ослабляет сигнал и может дать ложные эхо-сигналы. Для него используют режим «эхо-эхо» или THRU-COAT, которые исключают толщину покрытия. Но эти режимы хуже находят язвы и истинный минимум толщины, поэтому на ответственных участках покрытие лучше снять.

Глубокие наружные язвы

Если язвы на наружной поверхности, ультразвуком измеряют толщину неповреждённого участка рядом, глубину язвы — механически (глубиномером), а остаточную толщину считают вычитанием. Другой вариант — зашлифовать участок до дна язвы и измерить там.

Горячие трубы

• Обычные контактные датчики повреждаются примерно выше 50 °C. Не ставьте их на поверхность, до которой нельзя комфортно дотронуться рукой.
• Двухэлементные коррозионные датчики выдерживают кратковременный контакт с горячей поверхностью: для отдельных моделей до 500 °C. Между замерами дайте датчику остыть, используйте функцию фиксации показания.
• При высокой температуре часто приходится увеличивать усиление.

Какой толщиномер выбрать

• Обходы и контроль коррозии без записи данных — 27MG.
• Коррозия с регистратором данных, режимами для краски и A-скана — 45MG с опциями.
• Стенки под толстым покрытием и высокие требования к данным — 39DL PLUS.

Подробное сравнение — в статье «Какой толщиномер Olympus выбрать», а маршрут контроля коррозии — в статье «Коррозионный мониторинг труб и сосудов на ТЭЦ и НПЗ». Подобрать модель под задачу можно в мастере подбора толщиномера. KEG TRK поставляет толщиномеры Evident (Olympus) в Казахстане. Цена по запросу.

Источники

• Evident. Corrosion Thickness Gauging with Dual Element Transducers.
• Evident. Precision Ultrasonic Gauging — Corrosion.
• Evident. How to Use Ultrasonic Thickness Gauges in Special Conditions.