超聲波測厚儀原理:超聲波測厚儀主要有主機和探頭兩部分組成。主機電路包括發(fā)射電路、接收電路、計數(shù)顯示電路三部分,由發(fā)射電路產(chǎn)生的高壓沖擊波激勵探頭,產(chǎn)生超聲波發(fā)射脈沖波,脈沖波經(jīng)介質(zhì)介面反射后被接收電路接收,通過單片機計數(shù)處理后,經(jīng)液晶顯示器顯示厚度數(shù)值,它主要根據(jù)聲波在試樣中的傳播速度乘以通過試樣的時間的一半而得到試樣的厚度。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。在實際檢測工作中,經(jīng)常碰到超聲波測厚儀示值與設(shè)計值(或預(yù)期值)相比,明顯偏大或偏小等問題,常見原因大概如下:
(1)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,測厚儀器顯示值為壁厚加沉積物厚度。
(2)當(dāng)材料內(nèi)部存在缺陷(如夾渣、夾層等)時,顯示值約為公稱厚度的70%(此時要用超聲波探傷儀進一步進行缺陷檢測)。測曲面工件時,采用曲面探頭護套或選用小管徑專用探頭(Φ6mm),可較精確的測量管道等曲面材料。
(3)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(shù)據(jù)表明,熱態(tài)材料每增加100℃,聲速下降1%。對于高溫在役設(shè)備常常碰到這種情況。測高溫工件時,應(yīng)選用高溫專用探頭(300-600℃),切勿使用普通探頭。
(4)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。對于由于多層材料包扎制成的設(shè)備(像尿素高壓設(shè)備),測厚時要 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。
(5)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。實際使用中由于耦合劑使用過多,造成探頭離開工件時,儀器示值為耦合劑層厚度值。正確使用耦合劑。首先根據(jù)使用情況選擇合適的種類,當(dāng)使用在光滑材料表面時,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,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,耦合劑應(yīng)涂在探頭上。
(6)聲速選擇錯誤。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,將產(chǎn)生錯誤的結(jié)果。正確識別材料,選擇合適聲速。在測量前一定要查清被測物是哪種材料,正確預(yù)置聲速。對于高溫工件,根據(jù)實際溫度,按修正后的聲速預(yù)置或按常溫測量后,將厚度值予以修正。此步很關(guān)鍵,現(xiàn)場檢測中經(jīng)常因忽視這方面的影響而出錯。
(7)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,若應(yīng)力為壓應(yīng)力,則應(yīng)力作用使用工件彈性增加,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致時,波動過程中質(zhì)點振動軌跡受應(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。
(8)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。對被檢物表面進行處理。通過砂、磨、挫等方法對表面進行處理,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,使探頭與被檢物通過耦合劑能達到很好的耦合效果。
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