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超聲波測厚儀原理及影响精度的因素
点击次数:628 发布时间:2016-12-26 打印本页面 返回

超聲波測厚儀原理及影响精度的因素
 

超聲波測厚儀的基本原理:
 

 

  超聲波測厚儀是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的,当探頭发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时,脉冲被反射回探頭

 

  ,通過測量超聲波在材料中傳播的時間來確定被測材料的厚度。凡能使超聲波以一恒定速度在其內部傳播的各種材料均可采用此原理測量。

 

  按此原理設計的測厚儀可對各種板材和各種加工零件作測量,也可以對生産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。可廣泛應用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各個領域。

 

  使用技巧:(以时代TT100超聲波測厚儀为例)

 

  1、一般測量方法:

 

  (1)在一点处用探頭进行两次测厚,在两次测量中探頭的分割面要互为90°,取较小值为被测工件厚度值。

 

  (2)30mm多点测量法:当测量值不稳定时,以一个测定点为中心,在直径约为30mm 的圆内进行多次测量,取zui小值为被测工件厚度值。

 

  2、測量法:在規定的測量點周圍增加測量數目,厚度變化用等厚線表示。

 

  3、連續測量法:用單點測量法沿指定路線連續測量,間隔不大于5mm。

 

  4、網格測量法:在指定區域劃上網格,按點測厚記錄。此方法在高壓設備、不鏽鋼襯裏腐蝕監測中廣泛使用。

 

  5、影响超聲波測厚儀示值的因素:

 

  (1)工件表面粗糙度过大,造成探頭与接触面耦合效果差,反射回波低,甚至无法接收到回波信号。对于表面锈蚀,耦合效果极差的在役设备

 

  、管道等可通过砂、磨、挫等方法对表面进行处理,降低粗糙度,同时也可以将氧化物及油漆层去掉,露出金属光泽,使探頭与被检物通过耦合

 

  劑能達到很好的耦合效果。

 

  (2)工件曲率半径太小,尤其是小径管测厚时,因常用探頭表面为平面,与曲面接触为点接触或线接触,声强透射率低(耦合不好)。可选用

 

  小管径专用探頭(6mm ),能较的测量管道等曲面材料。

 

  (3)检测面与底面不平行,声波遇到底面产生散射,探頭无法接受到底波信号。

 

  (4)鑄件、奧氏體鋼因組織不均勻或晶粒粗大,超聲波在其中穿過時産生嚴重的散射衰減,被散射的超聲波沿著複雜的路徑傳播,有可能使回

 

  波湮没,造成不显示。可选用频率较低的粗晶专用探頭(2.5MHz)。

 

  (5)探頭接触面有一定磨损。常用测厚探頭表面为丙烯树脂,长期使用会使其表面粗糙度增加,导致灵敏度下降,从而造成显示不正确。可选

 

  用500#砂纸打磨,使其平滑并保证平行度。如仍不稳定,则考虑更换探頭。

 

  (6)被測物背面有大量腐蝕坑。由于被測物另一面有鏽斑、腐蝕凹坑,造成聲波衰減,導致讀數無規則變化,在極端情況下甚至無讀數。

 

  (7)被測物體(如管道)內有沈積物,當沈積物與工件聲阻抗相差不大時,測厚儀顯示值爲壁厚加沈積物厚度。

 

  (8)當材料內部存在缺陷(如夾雜、夾層等)時,顯示值約爲公稱厚度的70%,此時可用超聲波探傷儀進一步進行缺陷檢測。

 

  (9)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%。對于高溫在役設備常

 

  常碰到这种情况。应选用高温专用探頭(300-600°C),切勿使用普通探頭。

 

  (10)層疊材料、複合(非均質)材料。要測量未經耦合的層疊材料是不可能的,因超聲波無法穿透未經耦合的空間,而且不能在複合(非均質

 

  )材料中匀速传播。对于由多层材料包扎制成的设备(像尿素高压设备),测厚时要特别注意,测厚仪的示值仅表示与探頭接触的那层材料厚度

 

  。

 

  (12)耦合剂的影响。耦合剂是用来排除探頭和被测物体之间的空气,使超声波能有效地穿入工件达到检测目的。如果选择种类或使用方法不当

 

  ,將造成誤差或耦合標志閃爍,無法測量。因根據使用情況選擇合適的種類,當使用在光滑材料表面時,可以使用低粘度的耦合劑;當使用在粗

 

  糙表面、垂直表面及頂表面時,應使用粘度高的耦合劑。高溫工件應選用高溫耦合劑。其次,耦合劑應適量使用,塗抹均勻,一般應將耦合劑塗

 

  在被测材料的表面,但当测量温度较高时,耦合剂应涂在探頭上。

 

  (13)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准塊反測出聲速。當用一種材料校正儀器後(常用試塊爲鋼)又去測量另

 

  一種材料時,將産生錯誤的結果。要求在測量前一定要正確識別材料,選擇合適聲速。

 

  (14)應力的影響。在役設備、管道大部分有應力存在,固體材料的應力狀況對聲速有一定的影響,當應力方向與傳播方向一致時,若應力爲壓

 

  應力,則應力作用使工件彈性增加,聲速加快;反之,若應力爲拉應力,則聲速減慢。當應力與波的傳播方向不一至時,波動過程中質點振動軌

 

  迹受應力幹擾,波的傳播方向産生偏離。根據資料表明,一般應力增加,聲速緩慢增加。

 

  (15)金屬表面氧化物或油漆覆蓋層的影響。金屬表面産生的致密氧化物或油漆防腐層,雖與基體材料結合緊密,無名顯界面,但聲速在兩種物

 

  質中的傳播速度是不同的,從而造成誤差,且隨覆蓋物厚度不同,誤差大小也不同。

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