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桥式起重机卷筒绳槽超声测厚 杨英春 （安徽省宣城市特种设备监督检验中心，安徽宣城242000） 摘要：桥式起重机在运行时卷筒绳槽因受到钢丝绳磨损而减薄从而影响其安全性能，由于桥式起重机卷筒绳槽底部特殊结构使得绳槽底部超声波测厚难度大，检测结果存在较大的正偏差，通过采取特殊的工艺措施，并对检测结果进行修正之后，可以得到精确的厚度值。 关键词：卷筒绳槽 超声波测厚 凹面 修正 1.引言 卷筒是桥式起重机的重要部件，桥式起重机在运行时卷筒绳槽因受到钢丝绳磨损而减薄，对卷筒的安全运行造成影响。规范规定，当卷筒壁厚减薄量为卷筒壁厚的20％时，卷筒应报废。因而对绳槽底部进行测厚，了解绳槽底部剩余壁厚对确保卷筒的安全运行具有重要意义。超声测厚因其仪器体积小、重量轻、便于携带、测厚速度快、测量精度高而成为在用承压类特种设备最常用的检测手段，然而超声波测厚能不能应用于在用卷筒绳槽底部测厚呢？回答是肯定的，但和承压类特种设备测厚相比，要困难得多，必须采取一些特殊的工艺措施，而且还要进行结果修正，这是由于绳槽底部不仅是凹面而且曲率半径小决定的。本文试对绳槽超声波测厚的影响因素、方法、工艺措施和结果修正作一简介。 2.检测原理 采用脉冲反射法，即通过测量超声波在上下底面之间往返一次传播的时间来求得工件的厚度，其计算公式如下： δ＝1/2ct……………………………………………………（1） c—超声波在工件中的传播速度，m/s t—超声波在工件中的传播时间，s 3.影响绳槽超声波测厚的因素： 桥式起重机卷筒绳槽底部超声波测厚与常规超声测厚相比要困难的多，主要表现在： 3.1 绳槽底部不仅为凹面、而且曲率半径小，探头与绳槽底部耦合效果差，声能耦合损失严重。 3.2 同样由于绳槽底部为凹面、曲率半径小，即便是采用小直径测厚探头，探头与工件之间还存在一个较厚的耦合层，由于声波通过耦合层时声速较低，并且声波在耦合层传播时间为探头延迟以外的时间，被仪器按（1）式自动计入绳槽底部壁厚，使测厚存在较大的正偏差，从而影响检测精度。其影响程度由下例可知： 例1：现对绳槽底部曲率半径为28mm 的绳槽进行测厚，采用Ф8的双晶测厚探 头，假定耦合剂的声速为1500m/s，检测 示意图见图1，经计算底部耦合层厚度 为0.58mm，钢中声速为5900m/s，按钢的 声速换算：⊿t＝5900×0.58÷1500＝2.28。也就是检测误差竞达+2.28mm。 4.检测条件的选择： 4.1 由3.1可知，由于凹面、曲率半径小，探头与绳槽底面耦合困难，采用普通超声波测厚仪，由于超声波测厚仪的所发射的声波声压有限，所发射的声波穿过耦合层时衰减严重，回波声压微弱，不能被探头接受、放大并予以计算显示。由于数字式超声波探伤仪，有良好的水平线性，检测结果数字显示，其发射声压可以通过调整底波波幅使探头获得合适的发射声压，从而实现绳槽底部壁厚测定。 4.2 为提高耦合效果，减少凹面对检测的影响，并提高声波的指向性，探头应选用小直径、高频率、窄脉冲的测厚探头，一般采用5MHz，Ф8测厚用双晶直探头。耦合剂采用高粘度的可以产生堆积的耦合剂，建议采用医用B超专用瓶装耦合剂，堆积效果好，施加方便，便于清理，非常适宜于现场使用。 5．检测 为对整个卷筒绳槽减薄有全面的了解，并找到减薄最严重的部位，绳槽测厚要沿着卷筒每隔90°的四条母线逐槽进行。绳槽测厚还应定期进行，以了解卷筒绳槽的减薄规律和绳槽底部剩余壁厚，评价卷筒的安全状态和剩余寿命，确保卷筒安全运行。 检测前应对绳槽底部检测部位的油污彻底清除干净，露出金属光泽。校准好仪器扫描声程。检测时，应首先调整仪器检测灵敏度，涂布耦合剂后，将测厚探头垂直对准绳槽底部，探头的隔声层垂直于绳槽轴线，找到最大回波时，将一次底波调整在仪器水平满刻度的60％～80％，一次底波高度调整到仪器满刻度的80％，并将仪器的波门调整到合适的位置。检测时，探头的隔声层应始终垂直于绳槽轴线，当得到最大回波时读取数字式超声波探伤仪显示值T1。 6.数据修正 由3.2可知，由于凹面，探头与工件之间仍存在一个较厚的耦合层，使得仪器显示值T1与绳槽底部实际厚度T之间存在较大的正偏差，为提高检测结果的精确度，有必要对仪器的显示值T1予以修正。 事实上，钢的声速c钢在仪器进行扫描声程校准时已实测出。由超声波传播原理可知，只要知道图2所示的耦合层厚度H和耦合剂的声速既可按例1的方法对T1予以修正。 耦合剂的声速c耦合可以用图3示意 的方法用数字式超声波探伤仪进行测量， 要注意的是为确保c耦合的数值的正确性，深度h必须用游标卡尺精确测量，建议在测量时采用必要的工装以确保h值的精确。只要方便测量，探头可以选用其它型式的直探头，因为超声波的声速是不会因为探头的的型式和频率改变而改变的。 图2的H1可以通过游标卡