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超声波测厚的几个小方法一、超声波测厚方法 1、一般测量方法：(以HCH-2000C型超声波测厚仪为例) （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）30mm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φ30mm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5mm。 4、网格测量法：在指定区域划上网格，按点测厚记录。此方法在尿素高压设备、不锈钢衬里腐蚀监测中广泛使用。 二、超声波测厚示值失真原因分析：超声波测厚在实际应用中，尤其是在役设备的监测中，如果出现示值失真，偏离实际厚度的现象，结果造成管线（设备）隐患存在，就是依据错误的数据更换了管件，造成大量材料浪费。根据我公司几年来超声波测厚的跟踪使用情况，将示值失真现象及原因分析如下： 1、无示值显示或示值闪烁不稳原因分析：这种现象在现场设备和管道检测中时常出现，经过大量现象和数据分析，归纳原因如下： （1）工件表面粗糙度过大，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。在役设备、管道大部分是表面锈蚀，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。 （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嶒加，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，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。 2、示值过大或过小原因分析 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，将造成误差或耦合标志闪烁，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块反测出声速。当用一种材料校正仪器后（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。 （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。三、超声波测厚示值失真的预防措施及注意事项：由以上产生示值失真的原因分析，在现场检测中就应采取相应措施，进行事前积极预防，避免造成事故隐患或不必要的浪费。为此，根据几年来的跟踪检测经验，归纳总结如下几点，作为预防超声测厚示值失真的预防措施。 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（φ6mm),可较精确的测量管道等曲面材料。（2）对 于 晶 粒 粗 大 的 铸 件 和 奥 氏 体 不 锈 钢 等，应 选 用 频 率 较 低 的 粗 晶 专 用 探 头（2.5MHz). （3）测高温工件时，应选用高温专用探头（300－600°C)，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。 4、正确使用耦合剂。首先根据使用情况选择合适的种类，当使用在光滑材料表面时，可以使用低粘度的耦合剂；当使用在粗糙表面、垂直表面及顶表面时，应使用粘度高的耦合剂。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。当发现背面有腐蚀凹坑时，这个区域测量就得十分小心，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〔一、1、（1）〕介绍的方法，选较小的数据作为该工件在测量点处的厚度。 （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，将引起测量误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，常见的应用超声反射原理测量厚度的仪器就不适用。
超声波测厚仪是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的，当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时，脉冲被反射回探头，通过精确丈量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。凡能使超声波以一恒定速度在其内部传播的各种材料均可采用此原理丈量。按此原理设计的测厚仪可对各种板材和各种加工零件作精确丈量，也可以对出产设备中各种管道和压力容器进行监测，监测它们在使用过程中受侵蚀后的减薄程度。可广泛应用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各个领域。 使用技巧： 1、一般丈量方法： （1）在一点处用探头进行两次测厚，在两次丈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）30mm 多点丈量法：当丈量值不不乱时，以一个测定点为中央，在直径约为30mm的圆内进行多次丈量，取最小值为被测工件厚度值。 2、精确丈量法：在划定的丈量点附近增加丈量数量，厚度变化用等厚线表示。 3、连续丈量法：用单点丈量法沿指定路线连续丈量，距离不大于5mm。 4、网格丈量法：在指定区域划上网格，按点测厚记实。此方法在高压设备、不锈钢衬里侵蚀监测中广泛使用。 5、影响超声波测厚仪示值的因素： （1）工件表面粗拙渡过大，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。对于表面锈蚀，耦合效果极差的在役设备、管道等可通过砂、磨、挫等方法对表面进行处理，降低粗拙度，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）。可选用小管径专用探头（6mm),能较精确的丈量管道等曲面材料。 （3）检测面与底面不平行，声波碰到底面产生散射，探头无法接受到底波信号。 （4）铸件、奥氏体钢因组织不平均或晶粒粗大，超声波在其中穿过期产生严峻的散射衰减，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。常用测厚探头表面为丙烯树脂，长期使用会使其表面粗拙度增加，导致敏捷度下降，从而造成显示不准确。可选用500#砂纸打磨，使其平滑并保证平行度。如仍不不乱，则考虑更换探头。 （6）被测物背面有大量侵蚀坑。因为被测物另一面有锈斑、侵蚀凹坑，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%。对于高温在役设备经常遇到这种情况。应选用高温专用探头（300－600°C)，切勿使用普通探头。 （10）层叠材料、复合（非均质）材料。要丈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），测厚时要特别留意，测厚仪的示值仅表示与探头接触的那层材料厚度。 （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。假如选择种类或使用方法不当，将造成误差或耦合标志闪烁，无法丈量。因根据使用情况选择合适的种类，当使用在光滑材料表面时，可以使用低粘度的耦合剂；当使用在粗拙表面、垂直表面及顶表面时，应使用粘度高的耦合剂。高温工件应选用高温耦合剂。其次，耦合剂应适量使用，涂抹平均，一般应将耦合剂涂在被测材料的表面，但当丈量温度较高时，耦合剂应涂在探头上。 （13）声速选择错误。丈量工件前，根据材料种类预置其声速或根据尺度块反测出声速。当用一种材料校正仪器后（常用试块为钢）又去丈量另一种材料时，将产生错误的结果。要求在丈量前一定要准确识别材料，选择合适声速。 （14）应力的影响。在役设备、管道大部门有应力存在，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）金属表面氧化物或油漆笼盖层的影响。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，且随笼盖物厚度不同，误差大小也不同。
超声波在遇到空气时会急剧衰减掉，为了让排出掉超声波探头和工件之间的空气，采用超声波耦合剂去除。 通常在工厂测量比较光滑的工件表面采用一般机油或其他无腐蚀的液体即可，比较粗糙的表面可采用比较粘稠的黄油，测量完毕一定要把探头表面以及标准块表面耦合剂擦除掉。在同一点重复测量时，每次将探头离开10cm以上，间隔几秒钟后再测，避免被测材料因探头磁化后，影响下次测量结果。 预防措施：正确使用耦合剂。首先根据使用情况选择合适的种类，当使用在光滑材料表面时，可以使用低粘度的耦合剂 当使用在粗糙表面、垂直表面及表面时，应使用粘度高的耦合剂。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，但当测量温度较高时，耦合剂应涂在探头上。 超声波测厚仪是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的，当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时，脉冲被反射回探头，通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。使用超声波测厚仪时，平面调零测平面，凸面调零测凸面，凹面调零测凹面，避免因结构不同而产生测量误差；尽量使用被测材料作为调零基体，避免因不同材料的导磁性不同，而出现测量误差；尽量在被测材料的同一部位调零后，再测相同部位。例如，在工件边缘和中间部位应分别调零；做调零用的表面，要尽量光滑；被测材料表面的粗糙度对测量数值影响很大，假如表面不光滑，应视情况取平均值；测量时，探头要保持与被测料面垂直，否则会产生较大误差。 凡能使超声波以一恒定速度在其内部传播的各种材料均可采用此原理测量。 由于超声波处理方便，并有良好的指向性，超声技术测量金属，非金属材料的厚度，既快又准确，无污染，尤其是在只许可一个侧面可按触的场合，更能显示其优越性，广泛用于各种板材、管材壁厚、锅炉容器壁厚及其局部腐蚀、锈蚀的情况，因此对冶金、造船、机械、化工、电力、原子能等各工业部门的产品检验，对设备安全运行及现代化管理起着主要的作用。
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