压力容器安全阀校验中无损伤检测的超声测厚技术操作规范

压力容器安全阀是保障承压设备安全运行的关键部件，其壁厚状态直接影响密封性能与抗爆能力。超声测厚技术作为无损检测的核心手段，能在不破坏阀体结构的前提下，精准获取关键部位的厚度数据，为安全阀校验提供重要依据。然而，操作不规范易导致测量误差，甚至误判设备状态。本文结合GB/T 11344《无损检测 超声测厚法》与TSG ZF001《安全阀安全技术监察规程》要求，详细梳理超声测厚技术在压力容器安全阀校验中的操作规范，旨在提升检测准确性与可靠性。

超声测厚技术的基本原理

超声测厚基于脉冲反射法原理：探头向被测工件发射高频超声脉冲（通常2-5MHz），声波在工件内以恒定速度传播，抵达底面时发生反射，探头接收反射波后，主机根据“厚度=声速×反射时间/2”的公式计算厚度。对于压力容器安全阀常用的碳钢、不锈钢材质，默认声速分别为5900m/s（碳钢）、5790m/s（不锈钢）；若材质为合金钢或铸铁，需用标准试块校准声速——因这类材质的声速与碳钢差异较大，直接使用默认值会导致误差。

需注意，声波仅能在均匀介质中直线传播，若工件内有裂纹、夹渣等缺陷，反射波会提前返回，导致测量值偏小。因此，超声测厚前需确认被测部位无明显缺陷（可先用超声探伤仪粗扫），避免误判壁厚。

设备与器材的准备要求

探头选择需匹配工件特性：安全阀阀体多为中厚板（4-20mm），推荐用2-5MHz的单晶直探头（直径8-12mm）——小直径探头（≤8mm）适合曲面部位（如阀瓣），大直径探头（≥10mm）适合平面部位（如阀座）。若测量高温工件（＞60℃），需换用高温探头（耐温150℃以上）。

主机需提前校准：用GB/T 11344规定的阶梯试块（厚度1.0mm、2.0mm、5.0mm、10.0mm、20.0mm）校验，将探头置于试块各阶梯面，调整主机声速至测量值与试块标称厚度一致。校准记录需留存，作为检测有效性的证明。

耦合剂选择：常温下用甘油（耦合性好，但易干）或机油（流动性强，适合曲面）；高温用高温硅脂；低温（＜0℃）用低凝固点机油（如-20℃柴油机油）。避免用清水——清水易蒸发，且在低温下会结冰。

辅助器材：需准备钢丝刷（清理锈蚀）、120目砂纸（打磨表面）、红外测温枪（测工件温度）、直角尺（辅助探头定位）、记录表格（含设备、工件、测量数据字段）。

检测前的预处理规范

表面清理：先用棉纱蘸无水乙醇擦去油污、灰尘；再用钢丝刷或砂纸打磨锈蚀、油漆层，直至露出金属光泽——打磨时顺着基体纹理，避免划出深痕（若划痕＞0.5mm，需标记并增加测量点）。

表面粗糙度控制：用粗糙度仪测Ra值，需≤6.3μm——若超标，用240目砂纸抛光，否则超声会因表面散射导致反射波弱。

温度控制：工件表面温度需≤60℃（红外测温枪测量）——若刚停机，需自然冷却至常温，或用湿布轻擦降温（严禁冷水冲，避免热胀冷缩变形）。有保温层的安全阀，需拆除测量部位的保温层，清理内部杂物。

操作流程的关键细节

探头放置：涂耦合剂（绿豆大小），轻压在被测部位，保持探头轴线与表面垂直（偏差≤5°）——倾斜会导致声波路径变长，测量值偏大。可用直角尺辅助：将直角尺贴在工件表面，探头靠在直角边，确保垂直。

压力控制：手指施加的压力以“探头不滑动、反射波稳定”为宜——压力过大磨损探头，过小耦合不良。

测量点选择：重点测阀座密封面周边（5-10mm区域，3个均匀点）、阀瓣承压面（2个对称点）、弹簧座连接部位（4个圆周点）、阀体颈部（介质冲刷处，2个点）。避开焊缝热影响区（≥10mm）、腐蚀坑、加工刀痕——刀痕处需顺着刀痕方向测，减少散射。

重复测量：每个点测3次，取平均值——若3次偏差＞0.1mm，需检查耦合剂、探头角度，重新测。

数据采集与记录要求

记录内容需完整：①设备：测厚仪编号、探头频率、耦合剂；②工件：安全阀编号、型号、材质、设计厚度；③环境：温度、湿度、场地；④测量：部位（如“阀座东侧”）、3次值、平均值；⑤异常：腐蚀、划痕、信号弱。

记录方式：用钢笔/中性笔填表格，避免涂改——若改，斜线划掉错误值，旁注正确值并签字。

归档：扫描表格成电子档，与设备校准记录、试块证书一同存5年以上（符合TSG ZF001）。

常见误差的规避方法

耦合剂不足：反射波弱或无信号，补涂耦合剂，确保完全贴合。

探头倾斜：用直角尺辅助，或选曲面探头（如半径50mm弧形探头）测曲面。

表面不平整：打磨至Ra≤6.3μm，或增加测量点取平均。

声速误差：未知材质需用试块校准——将探头放试块上，调声速至测量值与试块一致。

材质不均：铸铁阀体因石墨分布不均，声速变化大，需多测几个点取平均，记录材质类型。

特殊工况的应对策略

高温（＞60℃）：用高温探头、高温耦合剂，快速操作（≤10秒/点），避免探头过热。

低温（＜0℃）：用喷灯轻烤（距表面≥200mm）除冰霜，用低凝固点耦合剂。

腐蚀严重：绘制腐蚀分布图，标记坑的尺寸，增加测量点密度（每10mm²1个点）。

带压检测：用防爆测厚仪（ExⅡCT4），远离介质出口，避免耦合剂被冲掉。

结果判定的操作依据

判定需结合设计与法规：①碳钢安全阀：测量厚度＜设计厚度90%（减薄＞10%），不合格；②不锈钢：减薄＞15%（参考GB 150）；③若＜最小允许厚度（设计压力×内径÷（2×许用应力×焊缝系数）），立即停用。

异常处理：若测量值异常，需用另一台校准过的测厚仪复测，取平均值。结果需书面反馈给校验人员，附测量记录与照片。