压力容器用钢板超声测厚示值异常的分析及处理

1、引言

在对一台名义厚度为 1 2 m m 的换热器壳体进行压力试验前的测厚检验时，超声波测厚仪检测显示的厚度值在8.8～12.5mm 之间，且数值呈无规律离散分布，大大超出标准要求。壳体所用钢板进货检验时经千分尺检验厚度是合格的，是什么原因造成超声波测厚仪显示异常呢？本文对此进行了分析。

2、材料状况分析

2.1 对材料的理化复验

钢板生产执行 GB6654-1996《压力容器用钢板》[ 1 ]标准，材质为 1 6 M n R ，名义厚度为12mm，供货状态为热轧。材料进厂后，进行了理化复验，材料的化学成分及力学性能分别见表 1、表 2。

据表 1、表 2 显示，筒体板材的化学成分与力学性能是符合GB6654-1996《压力容器用钢板》标准要求的，但其力学性能值接近标准值下限。

2.2 对试板的测厚

为方便进行研究，我们从该筒体的边角料上切取了一块 120 × 80mm 的钢板作为试板，如图 1，在试板上取 5 点，分别应用超声波测厚仪和千分尺在这 5 点的位置上进行测厚。为避免由于仪器本身质量问题造成测量误差，所选用的测厚仪和千分尺都在检定有效期内，并都用标准厚度试块进行了比对。

在测厚中我们发现：相同的测厚点，应用超声波测厚仪和千分尺进行测厚，所得结果是完全不同的，千分尺的测量值稳定在 12mm 左右，而超声波测厚仪的测量值是不稳定的。按照JB4730-94《压力容器无损检测》[2]标准规定：应用超声波测厚仪进行测厚，当测定值不稳定时，应采用“Ф 30mm 多点测定法”。即分别以图 1所示的 5 点为中心，在Ф 30mm 的范围内进行多点测定，测定值以最小值为准。测厚所得数据记录见表 3：

按 GB709-88《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量允许偏差》[3]的规定，对钢板进行测厚，应在距离板边部不小于 4 0 m m 处测量。目前国内钢厂在钢板出厂及容器制造厂在材料进货检验时普遍是按照这一规定，利用千分尺进行测量。但在容器制造中对产品进行总检及顾客对产品进行验收时，因千分尺无法使用，对筒体的测厚普遍采用超声波测厚仪。这就带来了一个非常矛盾的问题：经进货检验厚度合格的钢板，在制造成产品后，测厚检查又发现壁厚不合格。很显然，在这种情况下，超声波测厚仪所反映的数值是不符合实际的，这究竟是什么原因呢？

2.3 对试板的超探检查

为了弄清测厚仪测量的数值出现异常的原因，将试板进行超声波检验，并通过超探仪测定其厚度。

按 JB4730-94《压力容器无损检测》标准，应用 CTS-23A 工业超声波探伤仪和 5P14FG-D(F10)双晶直探头组合，对试板从图 1 所示的标志面进行超声波探测，发现试板存在较多的呈分散性的无须记录的小当量内部缺陷反射，缺陷深度范围距标志面 8.8～10.5mm 之间，总厚度为 12～12.2mm，见表 4。