弯管管件上的超声波测厚

为什么厚度测量和缺陷检测不同

超声波脉冲回波技术在管道质量控制中有两个不同的用途。ASTM E797/E797M 是通过手动超声波脉冲回波接触法测量厚度的标准规程。ASTM E114 是超声波脉冲回波直束接触检测的标准规程，用于检测和评估不连续性。两者使用类似的设备，但回答的问题不同：厚度测量告诉你剩余材料有多少；缺陷检测寻找裂纹、分层或其他体积不连续性。对于弯曲管件，EPC 工程师可能需要两者，但它们不可互换。厚度读数不能替代缺陷扫描，缺陷扫描也不能提供准确的壁厚分布。

E797 涵盖的内容及其在曲面上的局限性

E797 提供了使用接触式脉冲回波在不超过 93°C [200°F] 的温度下测量材料厚度的指南。该技术是间接的：它从一侧测量，无需接触背面，因此对于在役管道和已安装的管件很有价值。

然而，该标准明确指出，它主要适用于具有平行表面的平面部件，对于具有非平行或同心表面的部件适用性有限。弯曲管件——弯头、异径管、三通、管帽——通常超出该规程设计的平面、平行表面几何形状。可靠厚度测量的程度取决于曲率半径、壁厚以及探头与表面的耦合。标准本身没有定义具体的曲率限制，因此买方和检验提供方必须就考虑实际几何形状的详细程序达成一致。

决定管件精度的关键变量

不要假设弯曲管件上超声波测厚的标称精度规格。必须针对每个应用验证以下变量：

• 校准块： 参考块必须匹配材料声速，理想情况下匹配管件的几何形状，包括曲率和厚度范围。平面校准块在紧半径弯头上可能不会产生相同的读数。
• 声速： 材料成分、热处理和温度影响声速。如果仪器在碳钢上校准，但管件是合金钢，除非修正声速，否则读数会偏差。
• 探头足迹： 大直径探头可能无法在紧半径上良好贴合。可能需要较小的探头或特殊形状的探头。
• 表面状况： 锈蚀、点蚀、粗糙的机加工表面或松散的氧化皮会散射声束并导致错误读数。表面准备是程序的一部分。
• 曲率： 对于弯头，外半径和内半径产生不同的耦合条件。在外弧面或内弧面的测量可能更可靠，反之亦然。
• 涂层： 未与钢结合的涂层可能产生虚假的厚度读数。标准规程假定直接接触，除非使用延迟线或特殊技术并经过验证。
• 温度： E797 限制在 93°C [200°F]。在更高温度下，接触耦合和换能器性能会改变；标准不涵盖该范围。

如果供应商在未评估这些因素的情况下对弯曲管件报价固定精度，则不符合标准。实际的方法是要求书面程序并在代表性样品上进行演示。

采购检查和 RFQ 输入

当您要求对弯曲管件进行超声波测厚，或订购需要此类检验的管件时，请在您的 RFQ 中添加以下要点：

• 引用标准： 说明手动超声波测厚必须按照 ASTM E797/E797M 进行。如果还需要体积缺陷检测，请单独引用 ASTM E114。
• 要求程序： 要求制造商或第三方检验员提供书面程序，该程序应涉及曲率、表面准备、校准块、耦合剂和温度。
• 定义验收标准： 最小壁厚是多少？每个管件测量多少点？哪些区域——外弧面、内弧面、切端？
• 要求操作员资格： UT 检验员应获得公认计划的认证，并证明在弯曲几何形状上有经验。
• 要求校准记录： 应记录所使用的校准块、声速设置以及仪器的校准检查结果。
• 指定报告： 报告应包括厚度读数、位置、设备、校准细节以及任何偏离 E797 的情况。

如果您正在为壁厚验证至关重要的项目采购对焊管件或法兰，请查看产品页面 (/en/products) 上制造商的检验能力，并发送详细询价 (/en/inquiry) 并附上您的 NDT 要求。供应商应能确认他们是否进行内部超声波检测或与独立实验室协调。

检验和文件记录要点

在检验期间，考虑以下见证和文件记录步骤：

• 在进行任何测量之前审查书面程序。
• 验证校准块材料与管件等级匹配，或至少具有相同的声速。
• 在批次检验开始前见证校准检查，并在运行期间定期进行。
• 检查测量点的表面是否按规格准备；可能需要在尖锐边缘或焊缝上进行打磨。
• 对于涂层，确认读数是否包含涂层厚度，或者是否单独减去涂层厚度测量值。
• 使用网格或草图记录读数的确切位置，尤其是在外弧面和内弧面不同的弯头上。
• 如果客户或规范要求，保留所有 A 扫描捕获或等效记录。

这些步骤通过使测量可重复和可追溯来保护买方和供应商。

常见风险及如何避免

弯曲管件超声波测厚中最常见的风险包括：

• 将 E797 视为简单的“指向并读取”过程。 它是一种规程，而不是计算器。对曲面的有限适用性意味着负责任的检验员必须调整技术并证明其有效性。
• 使用单一校准点。 在平面块上的校准可能无法转移到曲面。在已知厚度的弯曲样品上校准更可取。
• 忽略表面状况。 喷砂或严重腐蚀的管件可能产生高于或低于真实壁厚的读数。
• 混淆厚度测量与缺陷检测。 厚度读数不能告诉你焊缝根部是否存在裂纹。这需要 E114 或其他体积方法。
• 不记录限制。 如果几何形状妨碍可靠读数，检验员应在报告中明确说明，而不是提供可疑的数字。

在接受弯曲管件上的厚度测量之前，要求查看程序以及证明该技术在那种几何形状上有效的数据。如果供应商无法提供，则要求在已知壁厚的样品上进行演示。

来源

• https://store.astm.org/e0797_e0797m-21.html
• https://store.astm.org/e0114-20.html