不銹鋼管壁厚測量目前可以采用的方法主要包括機械測量、圖像測量射線測量、超聲測量等多種方式。其中機械測量用于抽檢較為合適，檢測速度較慢，但檢測精度可控；圖像測量用于短管成品管快速測量，通過鋼管端部的圖像分析實現鋼管厚度的檢測；射線測量主要利用不同厚度鋼管對射線的吸收不同這一特性實現鋼管厚度的檢測，該方法受鋼管材質影響較大且存在輻射危害，道常情況下不建議采用；超聲測量鋼管厚度的方法適合于在線快速測量，檢測精度較高，本章節重點討論小口徑薄壁不銹鋼管壁厚的超聲波檢測。

 超聲(sheng)波(bo)測厚技術較(jiao)為成(cheng)熟，市場上也存在各(ge)式各(ge)樣的超聲(sheng)波(bo)測厚儀，但不銹鋼管(guan)壁(bi)厚在線測量技術應用較(jiao)少。

 超(chao)(chao)聲(sheng)波(bo)測厚(hou)的(de)(de)基本原理是(shi)通過測量超(chao)(chao)聲(sheng)波(bo)在(zai)(zai)鋼管(guan)內外壁的(de)(de)反(fan)射信號(hao)時間(jian)差，得(de)到超(chao)(chao)聲(sheng)縱波(bo)在(zai)(zai)鋼管(guan)內傳(chuan)播來回(hui)兩次的(de)(de)時間(jian)，乘以鋼管(guan)內超(chao)(chao)聲(sheng)縱波(bo)聲(sheng)速，即得(de)到鋼管(guan)兩倍的(de)(de)壁厚(hou)。

 在金屬材質確定的情況下，聲速僅受溫度的影響，具體表現為聲速隨溫度的升高而降低，主要原因是金屬材料的彈性模量隨溫度升高而降低。不同金屬材料的物理特性差別較大，準確計算溫度對聲速的影響較為困難，僅可以通過實驗測得不同溫度下的超聲波聲速。根據實驗統計，在0~40℃正常環境溫度下，溫度每增加5℃不(bu)銹鋼中的超聲波縱波與橫波聲速減小3~5m/s.綜合來看，提升厚度檢測精度的主要措施在于精確測量超聲波在不銹鋼管內的有效傳播時間。對小口徑薄壁不銹鋼管來講，因壁厚較薄，檢測所需的超聲波必須采用高頻寬帶窄脈沖探頭才能滿足要求，一般情況下檢測頻率10~20MHz即可，這主要基于超聲波信號的明確區分角度考慮。

  在檢(jian)測(ce)(ce)硬(ying)件滿足要(yao)求的(de)(de)(de)前提(ti)下，超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波信(xin)號(hao)(hao)數據處(chu)理(li)是(shi)影響(xiang)鋼管(guan)壁(bi)(bi)厚(hou)準確(que)測(ce)(ce)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)主要(yao)因素。按照奈奎斯特定(ding)律，超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)采(cai)(cai)樣頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)必須(xu)大于(yu)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)號(hao)(hao)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)3倍以上才能準確(que)表征信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)特征。當(dang)然，采(cai)(cai)樣頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)越(yue)(yue)高(gao)(gao)，信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)還原越(yue)(yue)精(jing)確(que)，動態檢(jian)測(ce)(ce)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)精(jing)度越(yue)(yue)高(gao)(gao)。圖4.11所示為(wei)(wei)某小口徑不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼薄(bo)壁(bi)(bi)管(guan)壁(bi)(bi)厚(hou)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)號(hao)(hao)截圖，檢(jian)測(ce)(ce)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)20 MHz,采(cai)(cai)樣頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)2GHz.圖中(zhong)所示，要(yao)準確(que)計(ji)量(liang)(liang)前后兩(liang)次超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)間隔，顯然取(qu)每個超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)波前較(jiao)為(wei)(wei)合(he)適。動態測(ce)(ce)量(liang)(liang)過(guo)程(cheng)中(zhong)，超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)號(hao)(hao)會出現(xian)(xian)前后波動，以采(cai)(cai)樣頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)2GHz為(wei)(wei)例，當(dang)前后兩(liang)個超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)間隔波動1個采(cai)(cai)樣點(dian)，聲(sheng)(sheng)(sheng)時(shi)波動約為(wei)(wei)0.5ns,對應到厚(hou)度測(ce)(ce)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)誤差(cha)約為(wei)(wei)0.0015mm,在實際檢(jian)測(ce)(ce)過(guo)程(cheng)中(zhong)發現(xian)(xian)動態測(ce)(ce)量(liang)(liang)時(shi)波形(xing)間隔的(de)(de)(de)波動點(dian)數為(wei)(wei)2~3個，顯然可(ke)以滿足汽車發動機(ji)用(yong)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼管(guan)壁(bi)(bi)厚(hou)的(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)精(jing)度。

 需(xu)要注意(yi)的(de)是，動(dong)態測量鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)壁(bi)厚時，鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)跳(tiao)動(dong)在所難免，為避免超(chao)聲(sheng)波在鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)內(nei)折射，出現測量值偏(pian)大(da)的(de)現象(xiang)，可(ke)以(yi)采用線(xian)聚(ju)焦(jiao)入射的(de)方式，使得探頭焦(jiao)線(xian)完全覆蓋鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)跳(tiao)動(dong)的(de)范圍，聚(ju)焦(jiao)超(chao)聲(sheng)探頭的(de)焦(jiao)點落到鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)內(nei)壁(bi)為最(zui)佳，由此可(ke)獲(huo)得最(zui)短信號間距，此時壁(bi)厚測量值與鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)壁(bi)厚實際值最(zui)為接近，如圖4.12所示，探頭聚(ju)焦(jiao)透鏡的(de)設計可(ke)參照本書(shu)4.1.2節(jie)進行。