怎麼測量高爐爐牆殘留厚度？
怎麼測量高爐爐牆殘留厚度？
來自專欄鋼鐵精英
俗話說眼見為實。驗證高爐爐缸侵蝕計算結果或者是經驗判斷的結果是否正確的標準有兩種方法：一、高爐爐缸爐底解剖，實際測量；二、通過可視化測量方法實際測得爐缸侵蝕厚度。目前爐缸侵蝕測量厚度方法有超聲波法和電動勢法。前者的代表是加拿大Hatch公司，後者主要是上海大學。本期主要介紹超聲波測厚的原理和方法。如您有其他問題或者加入「鋼鐵精英群」，請關注「鋼鐵精英」公眾號。
(字數：1898字，估計閱讀時間：4min)
驗證高爐爐缸侵蝕計算結果或者是經驗判斷的結果是否正確的標準有兩種方法：一、高爐爐缸爐底解剖，實際測量；二、通過可視化測量方法實際測得爐缸侵蝕厚度。目前爐缸侵蝕測量厚度方法有超聲波法和電動勢法。
超聲波測量爐牆厚度受影響因素很多，導致測量與實際誤差很大。為什麼會導致比較大的誤差呢？測量原理如何？如何改進測量方法？
1 超聲波測量爐牆厚度的基本原理：
超聲波測厚是根據超聲波脈衝反射原理來進行厚度測量的。當探頭髮射的超聲波脈衝通過被測物體到達材料分界面時，脈衝被反射回探頭，通過精確測量超聲波在材料中傳播的時間來確定被測材料的厚度。凡能使超聲波以一恆定速度在其內部傳播的各種材料均可採用此原理測量。按此原理設計的測厚儀可對各種板材和各種加工零件作精確測量，也可以對生產設備中各種管道和壓力容器進行監測，監測它們在使用過程中受腐蝕後的減薄程度。
2、影響因素：
受材料的楊氏模量、密度、爐缸直徑係數、泊松比、溫度等參數的影響較大。關係如下：
其中：材料的楊式彈性模量 E
耐火材料密度 ρ
爐缸直徑係數 β
泊松比 v
應力波測量原理
不同材料和組合下波形分布
4、高爐爐牆殘留厚度利用超聲波測量產生誤差的原因
（1）爐殼表面粗糙度過大，造成探頭與接觸面耦合效果差，反射回波低，甚至無法接收到回波信號。由此無法測量，所以在測量是，最好是將爐殼表面做摩擦處理，保證表面光滑。
（2）專用爐缸厚度測量探頭接觸面有一定磨損，同樣造成誤差增大。
（3）當材料內部存在缺陷（如夾雜、夾層、氣隙、裂縫等）時，顯示值約為公稱厚度的70%，此時可用超聲波探傷儀進一步進行缺陷檢測。
（4）溫度的影響。一般固體材料中的聲速隨其溫度升高而降低，有試驗數據表明，熱態材料每增加100°C，聲速下降1%。對於高溫在役設備常常碰到這種情況。高爐爐牆外部溫度最低可能在25℃以下，內部溫度最高達到1150℃，如果不考慮溫度的影響，造成測量結果存在較大偏差。
（5）聲速選擇錯誤。測量工件前，根據材料種類預置其聲速或根據標準塊反測出聲速。當用一種材料校正儀器後（常用試塊為鋼）又去測量另一種材料時，將產生錯誤的結果。要求在測量前一定要正確識別材料，選擇合適聲速。
（6）應力的影響。高爐開爐後，爐缸內各耐材受熱應力影響膨脹，應力方向與傳播方向一致，應力為壓應力，則應力作用使工件彈性增加，聲速加快。因此，應考慮應力的影響。
5、超聲波測量的未來利用探索
目前，超聲波測量一般採用的是單次、偶發隨機測試，可以設想一下，將超聲波測量作為常規測量設備，在爐缸、爐身等部位進行長期在線監測爐牆、爐體渣鐵殼厚度，結合高爐爐缸侵蝕計算、操作爐型模型，將能夠更加量化爐體安全監測。有興趣的朋友可以加小編微信或者進入鋼鐵精英群繼續深入探討。
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