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(chao)聲波測(ce)厚(hou)技術較為成熟，市場(chang)上也存在(zai)各式各樣的超(chao)聲波測(ce)厚(hou)儀，但不銹鋼管(guan)壁厚(hou)在(zai)線測(ce)量技術應用較少。

 超聲波(bo)測厚的(de)基本原理是通過測量超聲波(bo)在鋼(gang)管(guan)(guan)內(nei)(nei)外壁的(de)反射(she)信號時間(jian)差，得到超聲縱波(bo)在鋼(gang)管(guan)(guan)內(nei)(nei)傳播(bo)來回兩次的(de)時間(jian)，乘以鋼(gang)管(guan)(guan)內(nei)(nei)超聲縱波(bo)聲速，即得到鋼(gang)管(guan)(guan)兩倍的(de)壁厚。

 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(zai)檢(jian)測(ce)(ce)硬件滿(man)足要求(qiu)的(de)(de)(de)前(qian)提(ti)下，超(chao)聲波信(xin)號(hao)(hao)數(shu)據處(chu)理是(shi)影響鋼(gang)(gang)管壁厚準確測(ce)(ce)量的(de)(de)(de)主要因素。按照奈奎斯(si)特(te)(te)定律，超(chao)聲信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)采(cai)樣(yang)(yang)(yang)頻(pin)率(lv)必(bi)須大于超(chao)聲信(xin)號(hao)(hao)頻(pin)率(lv)的(de)(de)(de)3倍(bei)以上才能(neng)準確表(biao)征(zheng)信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)特(te)(te)征(zheng)。當然(ran)，采(cai)樣(yang)(yang)(yang)頻(pin)率(lv)越高，信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)還原(yuan)越精確，動(dong)態檢(jian)測(ce)(ce)過程中的(de)(de)(de)測(ce)(ce)量精度(du)越高。圖4.11所示為(wei)某小口徑不銹鋼(gang)(gang)薄壁管壁厚超(chao)聲檢(jian)測(ce)(ce)信(xin)號(hao)(hao)截圖，檢(jian)測(ce)(ce)超(chao)聲頻(pin)率(lv)20 MHz,采(cai)樣(yang)(yang)(yang)頻(pin)率(lv)2GHz.圖中所示，要準確計(ji)量前(qian)后(hou)兩次(ci)超(chao)聲信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)間隔，顯(xian)然(ran)取每(mei)個(ge)超(chao)聲信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)波前(qian)較為(wei)合適。動(dong)態測(ce)(ce)量過程中，超(chao)聲信(xin)號(hao)(hao)會出現前(qian)后(hou)波動(dong)，以采(cai)樣(yang)(yang)(yang)頻(pin)率(lv)2GHz為(wei)例(li)，當前(qian)后(hou)兩個(ge)超(chao)聲信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)間隔波動(dong)1個(ge)采(cai)樣(yang)(yang)(yang)點，聲時波動(dong)約(yue)為(wei)0.5ns,對應到厚度(du)測(ce)(ce)量的(de)(de)(de)誤(wu)差約(yue)為(wei)0.0015mm,在(zai)實際檢(jian)測(ce)(ce)過程中發(fa)現動(dong)態測(ce)(ce)量時波形(xing)間隔的(de)(de)(de)波動(dong)點數(shu)為(wei)2~3個(ge)，顯(xian)然(ran)可以滿(man)足汽車發(fa)動(dong)機用不銹鋼(gang)(gang)管壁厚的(de)(de)(de)測(ce)(ce)量精度(du)。

 需要注意的(de)是，動(dong)(dong)態測量鋼(gang)(gang)管(guan)壁厚時，鋼(gang)(gang)管(guan)跳(tiao)動(dong)(dong)在所難(nan)免(mian)(mian)，為避免(mian)(mian)超聲波在鋼(gang)(gang)管(guan)內折射(she)，出現(xian)測量值偏大的(de)現(xian)象(xiang)，可以采(cai)用(yong)線聚(ju)焦(jiao)入射(she)的(de)方(fang)式，使得探頭(tou)(tou)焦(jiao)線完全覆蓋鋼(gang)(gang)管(guan)跳(tiao)動(dong)(dong)的(de)范(fan)圍(wei)，聚(ju)焦(jiao)超聲探頭(tou)(tou)的(de)焦(jiao)點落(luo)到鋼(gang)(gang)管(guan)內壁為最佳，由此(ci)可獲得最短信號間距，此(ci)時壁厚測量值與(yu)鋼(gang)(gang)管(guan)壁厚實際值最為接近，如圖4.12所示，探頭(tou)(tou)聚(ju)焦(jiao)透(tou)鏡的(de)設(she)計可參(can)照本書4.1.2節進行。