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超声波测厚仪原理及影响精度的因素

      超声波测厚仪的基本原理:
  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质分界面时,脉冲被反射回探头通过精确测量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测量。
  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测量,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)30mm 多点测量法:当测量值不稳定时,以一个测定点为中心,在直径约为30mm 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。此方法在高压设备、不锈钢衬里腐蚀监测中广泛用于。
  5、影响超声波测厚仪示值的因素:
  (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。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 ),能较精确的测量管道等曲面材质。
  (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。常用测厚探头表面为丙烯树脂,长期用于会使其表面粗糙度增加,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。要测量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,无法测量。因根据用于情况选择合适的种类,当用于在光滑材质表面时,可以用于低粘度的耦合剂;当用于在粗糙表面、垂直表面及顶表面时,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面,但当测量温度较高时,耦合剂应涂在探头上。
  
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