超聲波測厚儀基本原理

      
 
超聲波測厚儀基本原理 
   超聲波測厚儀 是根據超聲波脈沖反射原理來進行厚度量測的,當探測頭發射的超聲波脈沖通過被測物體到達材料分界面時,脈沖被反射回探測頭,通過量測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量測。按此原理設計的測厚儀可對各種板材和各種加工零件作量測,也可以對生產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后的減薄程度。可廣泛應用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各個領域。

超聲波測厚儀使用技巧:
1、一般量測方法:
(1)在一點處用探測頭進行兩次測厚,在兩次量測中探測頭的分割面要互為90°,取較小值為被測工件厚度值。
(2)30mm 多點量測法:當量測值不穩定時,以一個測定點為中心,在直徑約為30mm 的圓內進行多次量測,取小值為被測工件厚度值。
2、 超聲波測厚儀 量測法:在規定的量測點周圍增加量測數目,厚度變化用等厚線表示。
3、連續量測法:用單點量測法沿指定路線連續量測,間隔不大于5mm。
4、網格量測法:在指定區域劃上網格,按點測厚記錄。此方法在高壓設備、不銹鋼襯里腐蝕監測中廣泛使用。
影響超聲波測厚儀示值的因素:
(1)工件表層粗糙度過大,造成探測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。對于表層銹蝕,耦合效果極差的在役設備、管道等可通過砂、磨、挫等方法對表層進行處理,降低粗糙度,同時也可以將氧化物及油漆層去掉,露出金屬光澤,使探測頭與被檢物通過耦合劑能達到很好的耦合效果。
(2) 超聲波測厚儀 工件曲率半徑太小,尤其是小徑管測厚時,因常用探測頭表層為平面,與曲面接觸為點接觸或線接觸,聲強透射率低(耦合不好)。可選用小管徑專用探測頭(6mm ),能較的量測管道等曲面材料。
(3)檢測面與底面不平行,聲波遇到底面產生散射,探測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產生嚴重的散射衰減,被散射的超聲波沿著復雜的路徑傳播,有可能使回波湮沒,造成不顯示。可選用頻率較低的粗晶專用探測頭(2.5MHz)。
(5)探測頭接觸面有一定磨損。常用測厚探測頭表層為丙烯樹脂,長期使用會使其表層粗糙度增加,導致靈敏度下降,從而造成顯示不正確。可選用500#砂紙打磨,使其平滑并平行度。如仍不穩定,則考慮更換探測頭。
(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)內有沉積物,當沉積物與工件聲阻抗相差不大時, 超聲波測厚儀 顯示值為壁厚加沉積物厚度。
(8)當材料內部存在缺陷(如夾雜、夾層等)時,顯示值約為公稱厚度的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這種情況。應選用高溫專用探測頭(300-600°C),切勿使用普通探測頭。
(10)層疊材料、復合(非均質)材料。要量測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,而且不能在復合(非均質)材料中勻速傳播。對于由多層材料包扎制成的設備(像尿素高壓設備),測厚時要注意,測厚儀的示值僅表示與探測頭接觸的那層材料厚度。
(12) 超聲波測厚儀 耦合劑的影響。耦合劑是用來排除探測頭和被測物體之間的空氣,使超聲波能地穿入工件達到檢測目的。如果選擇種類或使用方法不當,將造成誤差或耦合標志閃爍,無法量測。因根據使用情況選擇合適的種類,當使用在光滑材料表層時,可以使用低粘度的耦合劑;當使用在粗糙表層、垂直表層及頂表層時,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,涂抹均勻,一般應將耦合劑涂在被測材料的表層,但當量測溫度較高時,耦合劑應涂在探測頭上。
(13)聲速選擇錯誤。量測工件前,根據材料種類預置其聲速或根據標準塊反測出聲速。當用一種材料校正儀器后(常用試塊為鋼)又去量測另一種材料時,將產生錯誤的結果。 超聲波測厚儀 要求在量測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,若應力為壓應力,則應力作用使工件彈性增加,聲速加快;反之,若應力為拉應力,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跡受應力干擾,波的傳播方向產生偏離。根據資料表明,一般應力增加,聲速緩慢增加。
(15)金屬表層氧化物或油漆覆蓋層的影響。金屬表層產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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