专利名称：一种管道内垢层厚度的超声波检测方法
技术领域：
本发明涉及一种管道内垢层厚度的超声波检测方法，属于无损检测领域。
背景技术：
在石油化工、冶金、热电等众多行业中，各种设备及管道内普遍存在结垢问题。垢层会缩小管道流通面积，增加输送阻力，结垢严重的部位甚至会造成堵塞；在一些热交换系统中，由于垢的导热系数很小，垢层会降低受热面热量传递速度，致使受热面温度异常升高，破坏了管道的机械强度，大大缩短了管道的使用寿命，甚至会造成爆管事故。为了预防事故，减少耗能，需要对管道及时酸洗除垢。这就必须实时了解管道内垢层的情况。管道内壁的结垢情况主要跟输送介质、工作环境、在役使用时间等多个因素有关，目前工程上主要采用割管方式了解结垢情况，该方法工期长、破坏性大、成本高，严重影响设备的正常运行，且无法有效了解整个管道内壁的结垢情况。

发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种管道内垢层厚度的超声波检测方法，它对管道没有破坏性，且可以管道在役检测。本发明方法是利用两次不同角度的超声波分别入射，通过测量出两次入射时超声波在充满液体的管道内的穿透时间，在已知超声波在管壁和填充液体中的传播速度、超声波入射角和折射角关系的基础上联立方程组，进而计算出管道内垢层的速度和厚度的一种超声测垢方法。具体地，本发明的技术方案依次包括以下步骤(1)考虑超声波在探头中的传播时间，采用标准试块进行仪器零点校核；(2)在被测管道上选择表面光洁且轴向平直的一段安装探测夹具，对被测管道进行打磨预处理；(3)测量相近4点管道外径值和管道壁厚，通过离散系数小于0. 8 %的条件，初步选择探测点；(4)在初步选择探测点附近取4点，测量垂直穿透时间，通过离散系数小于0. 1% 的条件，最终定位探测点；(5)探测点处管道壁厚以及声波穿透路径的测量用超声测厚仪分别测出探测点两端的管道壁厚δη、δ 12，两者的和即为探测点处管道壁厚和δ工；从管道打磨处的两端测出垂直穿透检测时管道的声波传播路径D ；(6)垢层超声波传播速度值的假设及垢层厚度值的预估；根据管道的使用环境和经验数据假设出垢层的超声波传播速度v2，根据直穿透的传播规律预估出垢层厚度
r π C V2V3S1 D-S1.(、δ=(T1L--L)......(a)
2( V3 - V2) V1 V3
式中 \ 垂直入射时超声波在管道内的传播时间，单位秒；D 超声传播路径，单位米；δ i 管壁的厚度和，单位米；δ 垢的厚度，单位米；V1 超声波在管壁中传播的速度，单位米/秒；V2 超声波在垢中传播的速度，单位米/秒；V3 超声波在液体中传播的速度，单位米/秒；然后，根据式(a)可对垢厚度值作出预先估算；(7)根据上一步垢层厚度的预估值，预判断出斜探头入射方向的偏移值；采用直入射和斜入射方式分别测量超声波穿透管道的时间Tl和T2 ；(8)探测点处垢层速度值及厚度值的初步确定根据直透射传播规律可以得到公式(b)
权利要求
1.一种管道内垢层厚度的超声波检测方法，其特征在于利用两次不同角度的超声波分别入射，通过测量出两次入射时超声波在充满液体的管道内的穿透时间，在已知超声波在管壁和填充液体中的传播速度、超声波入射角和折射角关系的基础上联立方程组，进而计算出管道内垢层的速度和厚度。
2.如权利要求1所述的超声波检测方法，其特征在于依次包括如下步骤(1)考虑超声波在探头中的传播时间，采用标准试块进行仪器零点校核；(2)在被测管道上选择表面光洁且轴向平直的一段安装探测夹具，对被测管道进行打磨预处理；(3)测量相近4点管道外径值和管道壁厚，通过离散系数小于0.8%的条件，初步选择探测点；(4)在初步选择探测点附近取4点，测量垂直穿透时间，通过离散系数小于0.的条件，最终定位探测点；(5)探测点处管道壁厚以及声波穿透路径的测量用超声测厚仪分别测出探测点两端的管道壁厚δη、δ 12，两者的和即为探测点处管道壁厚和δ工；从管道打磨处的两端测出垂直穿透检测时管道的声波传播路径D ；(6)垢层超声波传播速度值的假设及垢层厚度值的预估根据管道的使用环境和经验数据假设出垢层的超声波传播速度V2，根据直穿透的传播规律预估出垢层厚度
3.如权利要求2所述的超声波检测方法，其特征在于，在用(a)式计算垢层厚度时，对超声波在液体中的传播速度进行温度补偿。
全文摘要
一种管道内垢层厚度的超声波检测方法，本发明方法是利用两次不同角度的超声波分别入射，通过测量出两次入射时超声波在充满液体的管道内的穿透时间，在已知超声波在管壁和填充液体中的传播速度、超声波入射角和折射角关系的基础上联立方程组，进而计算出管道内垢层的速度和厚度。该方法可以在未知垢层性质的情况下测量出垢层厚度，可以实现管道的在役检测，无破坏性，精度可靠。
文档编号G01B17/02GK102183229SQ201110045799
公开日2011年9月14日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者朱援祥, 王伟国, 陈芸 申请人:武汉大学