Page 63 - 无损检测2025年第三期

田宇航，等：

基于相关性分析的变温管道壁厚高精度监测方法

至高对管道进行加热，模拟不同温度下的耦合情况，
在达到温度设定值后保温一段时间以确保管道温度
达到对应温度，再使用自制设备测量管道的壁厚和
温度，通过无线通信单元将测量数据传输至上位机。
在上位机中使用不同的测定方法计算超声飞行时
间，进而实现管道壁厚值的测量，评估基于相关性分
析的变温管道壁厚测量方法的有效性和实用性。
此外，还利用已装配的压电超声管道腐蚀监测
设备对放置在室外的厚约9. 8 mm的管道开展长期
腐蚀监测试验，设置设备检测时间间隔为1 h、超声 图 9 压电超声管道腐蚀长期监测试验现场
增益为40 dB，通过测量处于自然腐蚀的管道壁厚检 超声飞行时间代入式（1）得到管道壁厚值及与管道
验基于相关性分析的变温管道壁厚测量算法的稳定 实际壁厚的误差，如表2所示。表2中组A、B、C、D
性，试验现场如图9所示。 的壁厚值由表1中组A、B、C、D的超声飞行时间与
3.2 试验结果分析 校准后的声速经过计算得到，组E的壁厚值由表1中
不同温度下管道校正声速和超声飞行时间如 组D的超声飞行时间和校正前声速经过计算得到。
表1所示。其中， 组A使用阈值分析法对插值后的超 由表1可知， 不同温度下的同一管道使用压电超
声数据进行处理；组B使用包络线分析法对插值后 声测量的超声飞行时间不同，且采用不同的超声飞
的超声数据进行处理；组C使用相关性分析方法对 行时间测定方法也可能使测定结果产生差异。组A
插值前的超声数据进行处理；组D使用相关性分析 中为统一标准使用了相同的阈值进行超声飞行时间
方法对插值后的超声数据进行处理。将材料声速和 计算，导致其计算的误差最大。在实际操作中，通常

表1 不同温度下管道校正声速和超声飞行时间
校正声速/ 超声飞行时间/μs
序号 预设温度/℃ 实测温度/℃
（mm · μs ） 组A 组B 组C 组D
−1
1 -20 -15 5.975 1.827 1.830 1.833 1.833
2 -10 -9 5.971 1.845 1.845 1.833 1.836
3 0 -1 5.967 1.839 1.839 1.833 1.836
4 10 10 5.960 1.836 1.845 1.833 1.836
5 20 20 5.954 1.833 1.848 1.833 1.836
6 30 30 5.948 1.797 1.845 1.833 1.839
7 40 40 5.942 2.110 1.845 1.833 1.839
8 50 50 5.936 2.086 1.853 1.833 1.845
9 60 59 5.931 2.357 1.857 1.850 1.854
10 70 70 5.924 1.866 1.869 1.867 1.863
表2 不同温度下压电超声管道壁厚值

壁厚值/mm 误差/mm
序号
组A 组B 组C 组D 组E 组A 组B 组C 组D 组E
1 5.46 5.47 5.50 5.48 5.45 -0.02 -0.01 0.02 0.00 -0.03
2 5.51 5.51 5.50 5.48 5.46 0.03 0.03 0.02 0.00 -0.02
3 5.49 5.49 5.50 5.48 5.46 0.01 0.01 0.02 0.00 -0.02
4 5.47 5.50 5.50 5.47 5.46 -0.01 0.02 0.02 -0.01 -0.02
5 5.46 5.50 5.50 5.47 5.46 -0.02 0.02 0.02 -0.01 -0.02
6 5.34 5.49 5.45 5.47 5.47 -0.14 0.01 0.05 -0.01 -0.01
7 6.27 5.48 5.45 5.46 5.47 0.79 0.00 0.05 -0.02 -0.01
8 6.19 5.50 5.40 5.48 5.49 0.71 0.02 0.10 0.00 0.01
9 6.99 5.51 5.50 5.50 5.51 1.51 0.03 0.02 0.02 0.03
10 5.53 5.54 5.50 5.52 5.54 0.05 0.06 0.02 0.04 0.06
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2025 年 第 47 卷 第 3 期
无损检测