在炼化行业,每年由于设备、管道的泄露,都会造成大量的火灾、爆炸事故,从而产生严重的经济损失及人员伤亡。其原因主要是因为在炼油过程中使用的主要设备都是由金属材料制成,而石油炼化过程中又会产生大量的硫、氯离子,遇水与金属产生化学反应,造成金属离子的流失使金属容器、管道的壁厚减薄直至穿孔。尤其是近些年,大量劣质原油的引进,更是加剧了在炼油过程中对设备、管道的腐蚀,造成事故频发,而一些高温、高空等不易进行频繁检测的管线更是重中之重。故而对高温、高空等金属设备、金属管道的实时监测也成为行业研讨会及相关机构的研究重点。本课题也是针对高腐蚀金属管道的在线监测方案的需求进行设计研究,提出解决方法。本课题是基于超声波测厚原理,实现高腐蚀、高温管道的实时在线厚度监测,并对数据传输、软件显示等系统进行研究开发。本课题的研究主要分为四个部分:第一,高腐蚀管道在线超声测厚的背景和意义,以及国内外超声测厚技术的发展情况。第二,超声测厚系统的数学建模,建立数学模型,对组成传感器主要部分的结构进行设计计算,确认技术可行性。以超声测厚原理出发,对影响关键参数的波源、传播过程、声阻抗等超声波的特性进行分析研究。通过对系统传感器结构及换能器等主要元器件及结构的设计计算,确认以SH板波作为波源,并设计选择激发超声波所用的换能器。根据传输功耗、信噪比及高温导热需求,分析计算了波导的材质及结构尺寸。第三,系统软硬件的设计,根据整个超声测厚的过程,设计系统所需的硬件电路并选择适合的电气元件,实现超声波发射、传播、接收、数据处理等。通过对软件系统的设计,实现数据界面的显示。通过加入相应的算法,对腐蚀趋势进行计算分析。第四,测试及分析,根据设计计算,制作相应的样机、样件。对比现今主要检测工具,对准确性、精度、一致性等方面进行对比分析测试,验证系统的准确性及可行性。本课题所研究的面向高腐蚀管道的在线超声测厚系统,实现了对高温、高腐蚀管道壁厚的长周期实时在线测量,将数据通过无线方式传输至办公电脑,真正实现了设备免维护,长周期稳定运行,数据实时检测显示。弥补了石油、石化现场管道监测技术的不足,对管道的实时监测提供了解决方法。