Page 64 - 2024中国无损检测年度报告

和回波间的实际间隔，计算得到不同温度下的纵 表 2 不同温度下一次回波与二次回波时间范围
波波速，如表 1 所示。 （材料厚度测量）
表 1 回波到达时间及纵波波速（铝试件试验） 实际厚度 一次回波时间 二次回波时间
第一次回波 第二次回波 纵波波速 / /mm 温度 /℃ 范围 /μs 范围 /μs
温度 /℃ -1 100 1.50~2.50 3.20~4.20
时间 /µs 时间 /µs (m·s )
20 3.18 6.26 6 493 5.00 300 1.94~2.94 3.80~4.80
100 3.45 6.65 6 250 400 2.06~3.06 4.50~5.50
100
3.08~4.08
6.50~7.50
300 3.80 7.60 5 263 10.00 300 3.30~4.30 7.10~8.10
400 4.95 9.45 4 444 400 4.50~5.50 9.14~10.14

对纵波波速的理论值、仿真值、试验值进行 将一次回波与二次回波提取出来，并对回波
多项式拟合，结果如图 2 所示。从拟合曲线来看， 信号做三次样条插值处理。对高温下 5 mm 试件
理论值与仿真值的变化趋势基本相同，试验值的 数据进行处理时，由纵波所在时间范围，互相关
拟合曲线在 20℃ ~100℃与另两条拟合曲线误差 函数最大绝对值所在位置，并根据高温下纵波波
略大，在 100℃ ~400℃基本吻合。仿真过程中误 速可计算出材料厚度，如表 3 所示。
差的原因为网格的划分，网格划分越小，计算精 表 3 高温下不同厚度试件的处理数据
度越高，但计算量也随之增大。试验过程中误差
实际厚度 最大绝对 修正时间 测量厚度
的原因主要有以下两点：一是纵波之间时间间隔 /mm 温度 /℃ 值位置 差 /μs /mm
的获取，时间间隔的大小直接影响到纵波波速的 100 -17 -0.085 4.97
准确度；二是试件本身的实际温度在测量过程中 5.00 300 +4 +0.020 4.97
也会发生细微变化，从而带来误差。常温条件下 400 -30 -0.150 5.05
100 -37 -0.185 9.96
可使用常规超声检测技术对纵波信号进行采集，
10.00 300 -1 -0.005 10.04
在高温环境下，纵波波速的拟合曲线说明激光超
400 -24 -0.120 9.97
声可作为现场试验的基础。
（3）现场管道壁厚测量
此高温非接触激光超声检测系统在江苏华和
热电有限公司（扬中）进行了实际检测，并成功
获取了检测结果，为电厂锅炉压力容器的高温非
接触测量提供了有效手段。现场试验检测对象为
华和热电有限公司主蒸汽管道上接出的延长部分。
主蒸汽管道在正常工作状态下，高温管道温度为
480℃，而延长裸露部分的温度约为 60℃。检测
部件材料为 12Cr1MoV，厚度为 16 mm。管道
壁厚测量试验现场如图 3 所示。
图 2 纵波波速的理论值、仿真值、试验值多项式拟合
曲线（铝试件试验）
（2）不同温度下材料厚度测量
将材料置于加热炉中分别加热至 100℃，
300℃，400℃，采用激光器在材料一侧倾斜单点
激励，干涉仪在材料同一侧对心位置垂直进行接
收。试验时，材料模型长度为 40 mm，宽度为
20 mm，厚度分别为 5，10 mm。高温下，一次
(a)12Cr1MoV 管道 (b) 激光超声现场
回波与二次回波时间范围如表 2 所示。
图 3 管道壁厚测量试验现场

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