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超声波测厚中指示值失真原因分析

编辑:金沙官网        发布日期:2018-06-11        点击量:584

测厚仪使用方法

1、一般测量方法

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

(2)30 mm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30 mm的圆内进行多次测量,取最小值为被测工件厚度值。

2、精确测量法

在规定的测量点周围增加测量数目,厚度变化用等厚线表示。

3、连续测量法

用单点测量法沿指定路线连续测量,间隔不大于5 mm。

4、网格测量法

在指定区域划上网格,按点测厚记录。此方法在高压设备、不锈钢衬里腐化侵蚀监测中广泛使用。

超声波测厚中指示值失真原因分析

超声波测厚指示值失真原因

1、无示值显示或示值闪烁不稳

这种现象在现场设备和管道检测中时常出现,分析有以下几种原因。

(1)工件表面粗糙度过大,使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。在役设备、管道多因表面锈蚀,耦合效果极差。

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

(3)检测面与底面不平行,声波遇到底面产生散射,探头无法接收到底波信号。

(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,有可能使回波湮没而不显示。

(5)探头接触面有一定磨损。常用测厚探头表面为丙烯树脂,长期使用会使其表面粗糙度增加,导致灵敏度下降,从而造成不显示或闪烁。

(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,使声波衰减,导致读数无规则变化甚至无读数。

2、示值过大或过小

在实际检测工作中,经常碰到测厚仪示值与设计值(或预期值)相比,明显偏大或偏小,原因分析如下:

(1)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。

(2)当材料内部存在缺陷(如夹杂、夹层等)时,显示值约为公称厚度的70%(此时要用超声波探伤仪进一步进行缺陷检测)。

(3)温度的影响。一般固体材料中的声速随其温度升高而降低,有试验数据表明,热态材料每增加100°C,声速下降1%。对于高温在役设备常常碰到这种情况。

(4)层叠材料、复合(非均质)材料。要测量未经耦合的层叠材料是不可能的,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头接触的那层材料厚度。

(5)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。如果选择种类或使用方法不当,将造成偏差或耦合标志闪烁,无法测量。实际使用中由于耦合剂使用过多,造成探头离开工件时,仪器设备示值为耦合剂层厚度值。

(6)声速选择错误。测量工件前,根据材料种类预置其声速或根据标准试块反测出声速。当用一种材料校正仪器设备设备后(常用试块为钢)又去测量另一种材料时,将产生错误的结果。

(7)应力的影响。在役设备、管道大部分有应力存在,固体材料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致时,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。

(8)金属表面氧化物或油漆覆盖层的影响。金属表面产生的致密氧化物或油漆防腐层,虽与基体材料结合紧密,无明显界面,但因声速在两种物质中的传播速度不同而造成偏差,且随覆盖物厚度不同,偏差大小也不同。

(9)材料品质劣化的影响。如氢腐化侵蚀导致超声波声速的变化,一般使指示值增大。

(10)近场区的影响。由于工件厚度较小,一般工件厚度小于或等于3 mm,且内外光滑,二次反射波很强。此时指示值为实际值的两倍。

 

防止措施及注意事项

1、正确选用测厚探头

(1)测曲面工件时,采用曲面探头护套或选用小管径专用探头(6 mm),可较精确地测量管道等曲面材料。所有的仪器检测,比如:实验室使用的所有仪器。像红外阿卡氏分什么的都需要。

(2)对于晶粒粗大的铸件和奥氏体不锈钢等,选用频率较低的粗晶专用探头(2.5 MHz)。

(3)测高温工件时,应选用高温专用探头(300℃~600℃),切勿使用普通探头。

(4)探头表面有划伤时,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。

2、对被检物表面进行处理

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,使探头与被检物通过耦合剂能达到很好的耦合效果。

3、正确识别材料,选择合适声速

在测量前一定要查清被测物是哪种材料,正确预置声速。对于高温工件,根据实际温度,按修正后的声速预置或按常温测量后,将厚度值予以修正。此步很关键,现场检测中经常因忽视这方面的影响而出错,必要时做对比试验。

4、正确使用耦合剂

首先根据使用情况选择合适的种类,光滑材料表面用低粘度的耦合剂;粗糙表面、垂直表面及顶表面时,用粘度高的耦合剂。校准证书是指仅对数字压力表进行计量校准,不是法定要求。高温工件应选用高温耦合剂。其次,耦合剂应适量使用,涂抹均匀,一般应将耦合剂涂在被测材料的表面,但当测量温度比较高时,耦合剂应涂在探头上。

5、特殊情况的处理

(1)检测时发现数值明显偏离预期值,应用超声波探伤仪进行辅助判断。当发现背面有腐化侵蚀凹坑时,该区域测量应十分小心,可选择变换分割面角度作多次测量。

(2)当测量复合外形的工件(如管子弯头处)时,可采用在一点处用探头进行两次测厚,两次测厚中,探头的分割面要互为90°,选较小的数据作为该工件在测量点处的厚度方法。

(3)被测工件的另一表面必须与被测面平行,否则得不到满意的超声响应,将引起测量偏差或根本无读数显示。

(4)对于层叠材料、复合材料以及内部结构特异的,常用的超声反射原理测厚仪不适用。

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