Производство по чертежам Подбор аналогов Цены производителя Оригинальная продукция в короткие сроки
INNERпроизводство и поставка промышленных комплектующих и оборудования
Отзыв ★★★★★ Будем благодарны за отзыв в Яндексе — это помогает нам развиваться Оставить отзыв →
Правовая информация Условия использования технических материалов и калькуляторов Правовая информация →
INNER
Контакты

Что такое ультразвуковая толщинометрия

  • 05.06.2026
  • Инженерные термины и определения

Ультразвуковая толщинометрия — это неразрушающий метод измерения толщины стенки изделия по времени прохождения ультразвукового импульса от поверхности до противоположной стенки и обратно. Главное практическое применение — контроль коррозионного утонения трубопроводов, резервуаров и сосудов под давлением с односторонним доступом.

Что такое ультразвуковая толщинометрия

В неразрушающем контроле ультразвуковая толщинометрия это разновидность эхо-импульсного УЗК, при которой по времени двойного пробега упругой волны определяется толщина металла или другого однородного материала. Метод регламентирован ГОСТ Р 55614-2013 и международным ISO 16809:2017.

В отличие от дефектоскопии, задачей которой является поиск несплошностей, толщинометрия даёт количественную метрологическую характеристику — фактическое значение остаточной толщины стенки с точностью до сотых долей миллиметра.

Базовая формула: h = c · t / 2, где h — толщина, c — скорость продольной ультразвуковой волны в материале, t — время двойного пробега импульса от излучения до приёма донного эхо-сигнала.

Принцип работы УЗ толщиномера

Прибор излучает короткий ультразвуковой импульс через пьезоэлектрический преобразователь в материал. Импульс распространяется в металле, отражается от противоположной стенки и возвращается на тот же или соседний элемент.

Цикл измерения

  1. Генератор формирует электрический импульс длительностью 50–200 нс.
  2. Пьезопреобразователь излучает продольную волну частотой обычно 2–10 МГц.
  3. Контактная среда (гель, глицерин, вода) обеспечивает акустический контакт.
  4. Волна проходит до противоположной поверхности и отражается обратно.
  5. Прибор измеряет время t между зондирующим и донным импульсами.
  6. Толщина вычисляется как h = c · t / 2 при заранее установленной скорости звука c.

Скорость звука в основных материалах

От точности задания скорости c напрямую зависит результат. Типовые значения продольной волны:

МатериалСкорость звука, м/сОсобенности
Сталь углеродистая, низколегированная≈ 5900Базовое значение калибровки
Сталь нержавеющая аустенитная≈ 5700Возможна анизотропия в сварных швах
Алюминий и его сплавы≈ 6320Высокая прозрачность
Медь≈ 4700
Латунь≈ 4400
Титан и сплавы≈ 6100
Чугун серый3500–5600Сильное рассеяние графитом
Полиэтилен≈ 2340Для пластиковых трубопроводов

Виды преобразователей и режимы измерения

Тип преобразователя выбирают по диапазону толщин, состоянию поверхности и температуре объекта.

Совмещённые преобразователи

Один пьезоэлемент работает на излучение и приём. Применяются для гладких поверхностей и толщин от 1–2 мм и выше. Минимальная толщина ограничена мёртвой зоной (длительностью зондирующего импульса).

Раздельно-совмещённые (РС) преобразователи

Два пьезоэлемента — отдельно излучатель и приёмник — наклонены навстречу под небольшим углом. Преимущества: измерение от 0,5–0,7 мм, работа на корродированной и шероховатой поверхности, нагретых до 300–500 °C объектах. Самый распространённый тип в коррозионном мониторинге.

ЭМА-преобразователи (бесконтактные)

Электромагнитно-акустические — возбуждают волну в ферромагнетике без контактной среды. Незаменимы для горячих, движущихся или загрязнённых поверхностей.

Режимы P-E и E-E

  • Pulse-Echo (P-E) — измерение от зондирующего импульса до первого донного. Базовый режим.
  • Echo-to-Echo (E-E) — измерение между двумя последовательными донными отражениями. Позволяет измерять толщину металла через лакокрасочное или антикоррозионное покрытие без необходимости его снимать.

Диапазон измерений и точность

Современные ультразвуковые толщиномеры обеспечивают:

  • Диапазон толщин: от 0,5 мм до 500 мм (в специальных режимах — до 1000 мм).
  • Дискретность отсчёта: 0,01 мм или 0,1 мм.
  • Погрешность: ± (0,01·h + 0,1) мм по ГОСТ Р 55614-2013 для типового исполнения; для высокоточных приборов лучше ± 0,02 мм.
  • Частоты ПЭП: 2; 2,5; 4; 5; 7,5; 10 МГц — для тонких стенок применяют до 15–25 МГц.
  • Рабочие температуры объекта: от –20 до +60 °C стандартными ПЭП, до 500 °C — высокотемпературными.

Применение УЗ толщинометрии

Метод стал стандартом для оценки остаточного ресурса оборудования.

  • Контроль коррозионного утонения трубопроводов нефти, газа, пара, технологических сред.
  • Резервуары и сосуды под давлением — обследование днищ, корпусов, обечаек по ГОСТ 34233.1 и Федеральным нормам и правилам в области промышленной безопасности (ФНП).
  • Судостроение — освидетельствование корпусов по требованиям классификационных обществ.
  • Авиация и транспортная техника — контроль обшивки, лопастей, элементов конструкций.
  • Производственный контроль — измерение толщины листов, труб, отливок при выпускных испытаниях.
  • Эрозионный мониторинг в энергетике — пароперегреватели котлов, турбинные трубопроводы.

Преимущества и ограничения метода

ПреимуществаОграничения
Односторонний доступ — не нужно вскрывать конструкциюТребуется контактная среда (для пьезо-ПЭП)
Высокая точность 0,01–0,1 ммПодготовка поверхности от грязи, окалины, рыхлой ржавчины
Широкий диапазон толщин 0,5–500 ммСложности на крупнозернистых и анизотропных материалах (аустенитные швы, чугун)
Возможность работы через покрытие в режиме E-EЗависимость от точности заданной скорости звука
Портативность, автономная работа от батарейКвалификация оператора по ISO 9712:2021 (или СДА НК)

Калибровка и нормативная база

Перед измерением толщиномер калибруют на стандартных образцах. Применяют стандартные образцы СО-3, СО-2 (по ГОСТ Р 55724-2013 и приложениям) и образцы из материала контролируемого изделия известной толщины. Калибровка по двум точкам компенсирует задержку в призме РС-преобразователя.

  • ГОСТ Р 55614-2013 — толщиномеры ультразвуковые, общие технические требования.
  • ГОСТ 23829-85 — термины и определения акустического НК.
  • ГОСТ Р 56542-2019 — классификация видов и методов НК.
  • ISO 16809:2017 — международный стандарт ультразвуковой толщинометрии.
  • ISO 9712:2021 — квалификация и сертификация персонала НК.

Частые вопросы об ультразвуковой толщинометрии

Какова скорость звука в стали для толщинометрии?
Для углеродистых и низколегированных сталей принимается 5900 м/с (продольная волна). Для аустенитных нержавеющих — около 5700 м/с. Точное значение для конкретной марки уточняют по образцу.
Чем отличаются совмещённый и раздельно-совмещённый ПЭП?
У совмещённого один пьезоэлемент работает на приём и излучение. У РС — два отдельных элемента, разделённых призмой. РС-преобразователь позволяет измерять тоньше (от 0,5 мм), работать на корродированной и нагретой поверхности.
Можно ли мерить толщину металла через краску?
Да, в режиме Echo-to-Echo прибор измеряет интервал между двумя донными отражениями и автоматически исключает покрытие из результата. Это рабочий способ контроля окрашенных трубопроводов и резервуаров.
Какая погрешность у УЗ толщиномера?
Типовая ± (0,01·h + 0,1) мм по ГОСТ Р 55614-2013. У прецизионных приборов погрешность падает до ± 0,02–0,03 мм. Главные источники ошибок — неверная скорость звука и плохой акустический контакт.
Нужна ли квалификация для проведения толщинометрии?
Да. Оператор должен иметь квалификацию по акустическому методу не ниже I уровня по ISO 9712:2021 или СДАНК-02-2020 (Россия). Для оформления заключений по промышленной безопасности — II уровень.

Вывод. Ультразвуковая толщинометрия — основной метод контроля остаточной толщины стенки в условиях одностороннего доступа. Точность 0,01–0,1 мм и диапазон 0,5–500 мм позволяют использовать её для коррозионного мониторинга, диагностики сосудов и трубопроводов, освидетельствования судов и металлоконструкций. Правильный выбор частоты, типа преобразователя и режима измерения, грамотная калибровка по образцу из материала изделия и работа в рамках ГОСТ Р 55614-2013 / ISO 16809:2017 обеспечивают достоверный результат.

Статья носит ознакомительный характер и предназначена для технических специалистов. Автор не несёт ответственности за решения, принятые на основании представленных материалов; методики и режимы контроля следует назначать в соответствии с действующими стандартами, инструкциями производителя оборудования и квалификацией персонала НК.
Появились вопросы?

Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.