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超声波测厚仪的应用原理

内容提要：超声波测厚仪是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度检测的，当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材质分界面时，脉......

超声波测厚仪是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度检测的，当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材质分界面时，脉冲被反射回探头，通过**检测超声波在材质中传播的时间来确定被测材质的厚度。凡能使超声波以一恒定速度在其内部传播的各种材质均可采用此原理检测。按此原理设计的测厚仪可对各种板材和各种加工零件作**检测，也可以对生产设备中各种管道和压力容器进行监测，监测它们在用于过程中受腐蚀后的减薄程度。可广泛应用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各个领域。
用于技巧：
1、一般检测方法：
（1）在一点处用探头进行两次测厚，在两次检测中探头的分割面要互为90°，取较小值为被测工件厚度值。
（2）30mm 多点检测法：当检测值不稳定时，以一个测定点为中心，在直径约为30mm 的圆内进行多次测，取*小值为被测工件厚度值。
2、**检测法：在规定的检测点周围增加检测数目，厚度变化用等厚线表示。
3、连续检测法：用单点检测法沿指定路线连续检测，间隔不大于5mm。
4、网格检测法：在指定区域划上网格，按点测厚记录。此方法在高压设备、不锈钢衬里腐蚀监测中广泛用于。
影响超声波测厚仪示值的因素：
[/b]（1）工件表层粗糙度过大，造成探头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。对于表层锈蚀，耦合效果极差的在役设备、管道等可通过砂、磨、挫等方法对表层进行处理，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，使探头与被检物通过耦合剂能达到很好的耦合效果。
（2）工件曲率半径太小，尤其是小径管测厚时，因常用探头表层为平面，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头（6mm ),能较**的检测管道等曲面材质。
（3）检测面与底面不平行，声波遇到底面产生散射，探头无法接受到底波信号。
（4）铸件、奥氏体钢因组织不均匀或晶粒粗大，超声波在其中穿过时产生严重的散射衰减，被散射的超声波沿着复杂的路径传播，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头（2.5MHz)。
（5）探头接触面有一定磨损。常用测厚探头表层为丙烯树脂，长期用于会使其表层粗糙度增加，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，则考虑更换探头。
（6）被测物背面有大量腐蚀坑。由于被测物另一面有锈斑、腐蚀凹坑，造成声波衰减，导致读数无规则变化，在极端情况下甚至无读数。
（7）被测物体（如管道）内有沉积物，当沉积物与工件声阻抗相差不大时，测厚仪显示值为壁厚加沉积物厚度。
（8）当材质内部存在缺陷（如夹杂、夹层等）时，显示值约为公称厚度的70%，此时可用超声波探伤仪进一步进行缺陷检测。
（9）温度的影响。一般固体材质中的声速随其温度升高而降低，有试验数据表明，热态材质每增加100°C，声速下降1%。对于高温在役设备常常碰到这种情况。应选用高温专用探头（300－600°C)，切勿用于普通探头。
（10）层叠材质、复合（非均质）材质。要检测未经耦合的层叠材质是不可能的，因超声波无法穿透未经耦合的空间，而且不能在复合（非均质）材质中匀速传播。对于由多层材质包扎制成的设备（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头接触的那层材质厚度。
（12）耦合剂的影响。耦合剂是用来排除探头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。如果选择种类或用于方法不当，将造成误差或耦合标志闪烁，无法检测。因根据用于情况选择合适的种类，当用于在光滑材质表层时，可以用于低粘度的耦合剂；当用于在粗糙表层、垂直表层及顶表层时，应用于粘度高的耦合剂。高温工件应选用高温耦合剂。其次，耦合剂应适量用于，涂抹均匀，一般应将耦合剂涂在被测材质的表层，但当检测温度较高时，耦合剂应涂在探头上。
（13）声速选择错误。检测工件前，根据材质种类预置其声速或根据标准块反测出声速。当用一种材质校正仪器后（常用试块为钢）又去检测另一种材质时，将产生错误的结果。要求在检测前一定要正确识别材质，选择合适声速。
（14）应力的影响。在役设备、管道大部分有应力存在，固体材质的应力状况对声速有一定的影响，当应力方向与传播方向一致时，若应力为压应力，则应力作用使工件弹性增加，声速加快；反之，若应力为拉应力，则声速减慢。当应力与波的传播方向不一至时，波动过程中质点振动轨迹受应力干扰，波的传播方向产生偏离。根据资料表明，一般应力增加，声速缓慢增加。
（15）金属表层氧化物或油漆覆盖层的影响。金属表层产生的致密氧化物或油漆防腐层，虽与基体材质结合紧密，无名显界面，但声速在两种物质中的传播速度是不同的，从而造成误差，且随覆盖物厚度不同，误差大小也不同。

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