超聲波測厚方法

一、超聲波測厚方法
     1、一般測量方法：(以HCH-2000C型超聲波測厚儀為例)
    （1）在一點處用探頭進行兩次測厚，在兩次測量中探頭的分割面要互為90°，取較小值為被測工件厚度值。
（2）30mm多點測量法：當測量值不穩(wěn)定時，以一個測定點為中心，在直徑約φ30mm的圓內(nèi)進行多次測量，取zui小值為被測工件厚度值。
     2、測量法：在規(guī)定的測量點周圍增加測量數(shù)目，厚度變化用等厚線表示。
     3、連續(xù)測量法：用單點測量法沿路線連續(xù)測量，間隔不大于5mm。
    4、網(wǎng)格測量法：在區(qū)域劃上網(wǎng)格，按點測厚記錄。此方法在尿素高壓設備、不銹鋼襯里腐蝕監(jiān)測中廣泛使用。
　　二、超聲波測厚示值失真原因分析：超聲波測厚在實際應用中，尤其是在役設備的監(jiān)測中，如果出現(xiàn)示值失真，偏離實際厚度的現(xiàn)象，結(jié)果造成管線（設備）隱患存在，就是依據(jù)錯誤的數(shù)據(jù)更換了管件，造成大量材料浪費。根據(jù)我公司幾年來超聲波測厚的跟蹤使用情況，將示值失真現(xiàn)象及原因分析如下：
     1、無示值顯示或示值閃爍不穩(wěn)原因分析：這種現(xiàn)象在現(xiàn)場設備和管道檢測中時常出現(xiàn)，經(jīng)過大量現(xiàn)象和數(shù)據(jù)分析，歸納原因如下：
    （1）工件表面粗糙度過大，造成探頭與接觸面耦合效果差，反射回波低，甚至無法接收到回波信號。在役設備、管道大部分是表面銹蝕，耦合效果極差。
    （2）工件曲率半徑太小，尤其是小徑管測厚時，因常用探頭表面為平面，與曲面接觸為點接觸或線接觸，聲強透射率低（耦合不好）。
    （3）檢測面與底面不平行，聲波遇到底面產(chǎn)生散射，探頭無法接受到底波信號。
    （4）鑄件、奧氏體鋼因組織不均勻或晶粒粗大，超聲波在其中穿過時產(chǎn)生嚴重的散射衰減，被散射的超聲波沿著復雜的路徑傳播，有可能使回波湮沒，造成不顯示。
    （5）探頭接觸面有一定磨損。常用測厚探頭表面為丙烯樹脂，長期使用會使其表面粗糙度嶒加，導致靈敏度下降，從而造成不顯示或閃爍。
    （6）被測物背面有大量腐蝕坑。由于被測物另一面有銹斑、腐蝕凹坑，造成聲波衰減，導致讀數(shù)無規(guī)則變化，在情況下甚至無讀數(shù)。
    2、示值過大或過小原因分析   在實際檢測工作中，經(jīng)常碰到測厚儀示值與設計值（或預期值）相比，明顯偏大或偏小，原因分析如下：
    （1）被測物體（如管道）內(nèi)有沉積物，當沉積物與工件聲阻抗相差不大時，測厚儀顯示值為壁厚加沉積物厚度。

（2）當材料內(nèi)部存在缺陷（如夾雜、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）。
    （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°C，聲速下降1%。對于高溫在役設備常常碰到這種情況。
    （4）層疊材料、復合（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，而且不能在復合（非均質(zhì)）材料中勻速傳播。對于由多層材料包扎制成的設備（像尿素高壓設備），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，將造成誤差或耦合標志閃爍，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。
    （6）聲速選擇錯誤。測量工件前，根據(jù)材料種類預置其聲速或根據(jù)標準塊反測出聲速。當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。
    （7）應力的影響。在役設備、管道大部分有應力存在，固體材料的應力狀況對聲速有一定的影響，當應力方向與傳播方向一致時，若應力為壓應力，則應力作用使工件彈性增加，聲速加快；反之，若應力為拉應力，則聲速減慢。當應力與波的傳播方向不一至時，波動過程中質(zhì)點振動軌跡受應力干擾，波的傳播方向產(chǎn)生偏離。根據(jù)資料表明，一般應力增加，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，無名顯界面，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。

三、超聲波測厚示值失真的預防措施及注意事項：由以上產(chǎn)生示值失真的原因分析，在現(xiàn)場檢測中就應采取相應措施，進行事前積極預防，避免造成事故隱患或不必要的浪費。為此，根據(jù)幾年來的跟蹤檢測經(jīng)驗，歸納總結(jié)如下幾點，作為預防超聲測厚示值失真的預防措施。
     1、正確選用測厚探頭
    （1）測曲面工件時，采用曲面探頭護套或選用小管徑探頭（φ6mm),可較的測量管道等曲面材料。（2）對 于 晶 粒 粗 大 的 鑄 件 和 奧 氏 體 不 銹 鋼 等，應 選 用 頻 率 較 低 的 粗 晶 專 用 探 頭（2.5MHz).
  （3）測高溫工件時，應選用高溫探頭（300－600°C)，切勿使用普通探頭。
    （4）探頭表面有劃傷時，可選用500#砂紙打磨，使其平滑并保證平行度。如仍不穩(wěn)定，則考慮更換探頭。
   2、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。
     3、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，正確預置聲速。對于高溫工件，根據(jù)實際溫度，按修正后的聲速預置或按常溫測量后，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。
   4、正確使用耦合劑。首先根據(jù)使用情況選擇合適的種類，當使用在光滑材料表面時，可以使用低粘度的耦合劑；當使用在粗糙表面、垂直表面及頂表面時，應使用粘度高的耦合劑。高溫工件應選用高溫耦合劑。其次，耦合劑應適量使用，涂抹均勻，一般應將耦合劑涂在被測材料的表面，但當測量溫度較高時，耦合劑應涂在探頭上。
     5、特殊情況的處理
    （1）檢測時發(fā)現(xiàn)數(shù)值明顯偏離預期值，應用超聲波探傷儀進行輔助判斷。當發(fā)現(xiàn)背面有腐蝕凹坑時，這個區(qū)域測量就得十分小心，可選擇變換分割面角度作多次測量。
    （2）當測量復合外形的工件（如管子彎頭處）時，可采用〔一、1、（1）〕介紹的方法，選較小的數(shù)據(jù)作為該工件在測量點處的厚度。
    （3）被測工件的另一表面必須與被測面平行，否則得不到滿意的超聲響應，將引起測量誤差或根本無讀數(shù)顯示。
    （4）對于層疊材料、復合材料以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)特異的，常見的應用超聲反射原理測量厚度的儀器就不適用。