超聲波測厚儀的使用技術(shù)

超聲波測厚儀是根據(jù)超聲波脈沖反射原理來進(jìn)行厚度測量的，當(dāng)探頭發(fā)射的超聲波脈沖通過被測物體到達(dá)材料分界面時(shí)，脈沖被反射回探頭通過精確測量超聲波在材料中傳播的時(shí)間來確定被測材料的厚度。


超聲波測厚儀是根據(jù)波脈沖反射原理來進(jìn)行厚度測量的，當(dāng)探頭發(fā)射的超聲波脈沖通過被測物體到達(dá)材料分界面時(shí)，脈沖被反射回探頭通過精確測量超聲波在材料中傳播的時(shí)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(nèi)部傳播的各種材料均可采用此原理測量。(儀器儀表世界網(wǎng)提供)
超聲波測厚儀是采用最新的高性能、低功耗微處理器技術(shù)，基于超聲波測量原理，可以測量金屬及其它多種材料的厚度，并可以對材料的聲速進(jìn)行測量?？梢詫ιa(chǎn)設(shè)備中各種管道和壓力容器進(jìn)行厚度測量，監(jiān)測它們在使用過程中受腐蝕后的減薄程度，也可以對各種板材和各種加工零件作精確測量

按超聲波脈沖反射原理設(shè)計(jì)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(chǎn)設(shè)備中各種管道和壓力容器進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測它們在使用過程中受腐蝕后的減薄程度。可廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各個(gè)領(lǐng)域。

使用超聲波測厚儀進(jìn)行測量的技術(shù)

一、清潔表面

測量前應(yīng)清除被測物體表面所有的灰塵、污垢及銹蝕物，鏟除油漆等復(fù)蓋物。

二、提高粗糙度要求

過份粗糙的表面會(huì)引起測量誤差，甚至儀器無讀數(shù)。測量前應(yīng)盡量使被測材料表面光滑，可使用磨、拋、銼等方法使其光滑，還可使用高粘度耦合劑，選用粗晶探頭SZ2.5P。

三、粗機(jī)加工表面

粗機(jī)加工表面(如車床或刨床)所造成的有規(guī)則的細(xì)槽也會(huì)引起測量誤差，彌補(bǔ)方法同2，另外調(diào)整探頭串音隔層板(穿過探頭底面中心的薄層)與被測材料細(xì)槽之間的夾角，

使隔層板與細(xì)槽相互垂直或平行，取讀數(shù)中的最小值作為測量厚度，可取得較好效果。

四、測量圓柱型表面

測量圓柱型材料，如管子、油桶等，選擇探頭串音隔層板與被測材料軸線之間的夾角至關(guān)重要。簡單地說，將探頭與被測材料耦合，探頭串音隔層板與被測材料軸線平行或垂直，沿與被測材料軸線方向垂直地緩慢搖動(dòng)探頭，屏幕上的讀數(shù)將有規(guī)則地變化，選擇讀數(shù)中的最小值，作為材料的準(zhǔn)確厚度。

選擇探頭串音隔層板與被測材料軸線交角方向的標(biāo)準(zhǔn)取決于材料的曲率，直徑較大的管材，選擇探頭串音隔層板與管子軸線垂直，直徑較小的管材，則選擇與管子軸線平行和垂直兩種測量方法，取讀數(shù)中的最小值作為測量厚度。

五、復(fù)合外形

當(dāng)測量復(fù)合外形的材料(如管子彎頭處)時(shí)可采用7.4介紹的方法，所不同的是要進(jìn)行二次測量，分別讀取探頭串音隔層板與軸線垂直與平行的兩個(gè)數(shù)值，其較小的一個(gè)數(shù)作為該材料在測量點(diǎn)處的厚度。

六、材料的溫度影響

材料的厚度與超聲波傳播速度均受溫度的影響，若對測量精度要求較高時(shí)，可用相同材料的試塊在相同溫度條件下分別測量，計(jì)算出溫度對該材料的測量誤差，提供參數(shù)去校正它,對于鋼鐵來說,高溫將引起較大的誤差，可用此法來補(bǔ)償校正。

七、不平行表面

為了得到一個(gè)令人滿意的超聲響應(yīng)，被測材料的另一表面必須與被測面平行或同軸，否則將引起測量誤差或根本無讀數(shù)顯示。

以上的內(nèi)容就是使用超聲波測厚儀進(jìn)行測量的技術(shù)，按超聲波脈沖反射原理設(shè)計(jì)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(chǎn)設(shè)備中各種管道和壓力容器進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測它們在使用過程中受腐蝕后的減薄程度。

1、一般測量方法：

(1)在一點(diǎn)處用探頭進(jìn)行兩次測厚，在兩次測量中探頭的分割面要互為90°，取較小值為被測工件厚度值。

(2)30mm多點(diǎn)測量法：當(dāng)測量值不穩(wěn)定時(shí)，以一個(gè)測定點(diǎn)為中心，在直徑約為30mm的圓內(nèi)進(jìn)行多次測量，取最小值為被測工件厚度值。

2、精確測量法：在規(guī)定的測量點(diǎn)周圍增加測量數(shù)目，厚度變化用等厚線表示。

3、連續(xù)測量法：用單點(diǎn)測量法沿指定路線連續(xù)測量，間隔不大于5mm。

4、網(wǎng)格測量法：在指定區(qū)域劃上網(wǎng)格，按點(diǎn)測厚記錄。此方法在高壓設(shè)備、不銹鋼襯里腐蝕監(jiān)測中廣泛使用。

5、影響超聲波測厚儀示值的因素：

(1)工件表面粗糙度過大，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。對于表面銹蝕，耦合效果極差的在役設(shè)備、管道等可通過砂、磨、挫等方法對表面進(jìn)行處理，降低粗糙度，同時(shí)也可以將氧化物及油漆層去掉，露出金屬光澤，使探頭與被檢物通過耦合劑能達(dá)到很好的耦合效果。

(2)工件曲率半徑太小，尤其是小徑管測厚時(shí)，因常用探頭表面為平面，與曲面接觸為點(diǎn)接觸或線接觸，聲強(qiáng)透射率低(耦合不好)?？蛇x用小管徑專用探頭(6mm),能較精確的測量管道等曲面材料。

(3)檢測面與底面不平行，聲波遇到底面產(chǎn)生散射，探頭無法接受到底波信號。

(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(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的散射衰減，被散射的超聲波沿著復(fù)雜的路徑傳播，有可能使回波湮沒，造成不顯示?？蛇x用頻率較低的粗晶專用探頭(2.5MHz)。

(5)探頭接觸面有一定磨損。常用測厚探頭表面為丙烯樹脂，長期使用會(huì)使其表面粗糙度增加，導(dǎo)致靈敏度下降，從而造成顯示不正確?？蛇x用500#砂紙打磨，使其平滑并保證平行度。如仍不穩(wěn)定，則考慮更換探頭。

(6)被測物背面有大量腐蝕坑。由于被測物另一面有銹斑、腐蝕凹坑，造成聲波衰減，導(dǎo)致讀數(shù)無規(guī)則變化，在極端情況下甚至無讀數(shù)。

(7)被測物體(如管道)內(nèi)有沉積物，當(dāng)沉積物與工件聲阻抗相差不大時(shí)，測厚儀顯示值為壁厚加沉積物厚度。

(8)當(dāng)材料內(nèi)部存在缺陷(如夾雜、夾層等)時(shí)，顯示值約為公稱厚度的70%，此時(shí)可用超聲波探傷儀進(jìn)一步進(jìn)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(yàn)數(shù)據(jù)表明，熱態(tài)材料每增加100°C，聲速下降1%。對于高溫在役設(shè)備常常碰到這種情況。應(yīng)選用高溫專用探頭(300-600°C)，切勿使用普通探頭。

(10)層疊材料、復(fù)合(非均質(zhì))材料。要測量未經(jīng)耦合的層疊材料是不可能的，因超聲波無法穿透未經(jīng)耦合的空間，而且不能在復(fù)合(非均質(zhì))材料中勻速傳播。對于由多層材料包扎制成的設(shè)備(像尿素高壓設(shè)備)，測厚時(shí)要特別注意，測厚儀的示值僅表示與探頭接觸的那層材料厚度。

(12)耦合劑的影響。耦合劑是用來排除探頭和被測物體之間的空氣，使超聲波能有效地穿入工件達(dá)到檢測目的。如果選擇種類或使用方法不當(dāng)，將造成誤差或耦合標(biāo)志閃爍，無法測量。因根據(jù)使用情況選擇合適的種類，當(dāng)使用在光滑材料表面時(shí)，可以使用低粘度的耦合劑;當(dāng)使用在粗糙表面、垂直表面及頂表面時(shí)，應(yīng)使用粘度高的耦合劑。高溫工件應(yīng)選用高溫耦合劑。其次，耦合劑應(yīng)適量使用，涂抹均勻，一般應(yīng)將耦合劑涂在被測材料的表面，但當(dāng)測量溫度較高時(shí)，耦合劑應(yīng)涂在探頭上。

(13)聲速選擇錯(cuò)誤。測量工件前，根據(jù)材料種類預(yù)置其聲速或根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)塊反測出聲速。當(dāng)用一種材料校正儀器后(常用試塊為鋼)又去測量另一種材料時(shí)，將產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果。要求在測量前一定要正確識別材料，選擇合適聲速。

(14)應(yīng)力的影響。在役設(shè)備、管道大部分有應(yīng)力存在，固體材料的應(yīng)力狀況對聲速有一定的影響，當(dāng)應(yīng)力方向與傳播方向一致時(shí)，若應(yīng)力為壓應(yīng)力，則應(yīng)力作用使工件彈性增加，聲速加快;反之，若應(yīng)力為拉應(yīng)力，則聲速減慢。當(dāng)應(yīng)力與波的傳播方向不一至?xí)r，波動(dòng)過程中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡受應(yīng)力干擾，波的傳播方向產(chǎn)生偏離。根據(jù)資料表明，一般應(yīng)力增加，聲速緩慢增加。

(15)超聲波測厚儀金屬表面氧化物或油漆覆蓋層的影響。金屬表面產(chǎn)生的致密氧化物或油漆防腐層，雖與基體材料結(jié)合緊密，無明顯界面，但聲速在兩種物質(zhì)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