超声波测厚仪误差影响因素
超声波测厚仪可(kě)以方便的测量金属材料和非金属材料的厚度,但是在实际的测量过程中,会受到测量环境、工件等因素的影响,现总结如下:
(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。对于表面锈蚀,耦合效果极差的在役设备、管道等可(kě)通过砂、磨、挫等方法对表面进行处理(lǐ),降低粗糙度,同时也可(kě)以将氧化物(wù)及油漆层去掉,露出金属光泽,使探头与被检物(wù)通过耦合剂能(néng)达到很(hěn)好的耦合效果。
(2)工件曲率半径太小(xiǎo),尤其是小(xiǎo)径管测厚时,因常用(yòng)探头表面為(wèi)平面,与曲面接触為(wèi)点接触或線(xiàn)接触,声强透射率低(耦合不好)。可(kě)选用(yòng)小(xiǎo)管径专用(yòng)探头(<6mm ),能(néng)较**的测量管道等曲面材料。
(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、奥氏體(tǐ)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(yǒu)可(kě)能(néng)使回波湮没,造成不显示。可(kě)选用(yòng)频率较低的粗晶专用(yòng)探头(2.5MHz)。
(5)探头接触面有(yǒu)一定磨损。常用(yòng)测厚探头表面為(wèi)丙烯树脂,長(cháng)期使用(yòng)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(kě)选用(yòng)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(wù)背面有(yǒu)大量腐蚀坑。由于被测物(wù)另一面有(yǒu)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(wù)體(tǐ)(如管道)内有(yǒu)沉积物(wù),当沉积物(wù)与工件声阻抗相差不大时,测厚仪显示值為(wèi)壁厚加沉积物(wù)厚度。
(8)当材料内部存在缺陷(如夹杂、夹层等)时,显示值约為(wèi)公称厚度的70%,此时可(kě)用(yòng)超声波探伤仪或者带波形显示的测厚仪进一步进行缺陷检测。
(9)温度的影响。一般固體(tǐ)材料中的声速随其温度升高而降低,有(yǒu)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。应选用(yòng)高温专用(yòng)探头和高温耦合剂(300-600°C),切勿使用(yòng)普通探头。
(10)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(kě)能(néng)的,因超声波无法穿透未经耦合的空间,而且不能(néng)在复合(非均质)材料中匀速传播。对于由多(duō)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。
(11)耦合剂的影响。耦合剂是用(yòng)来排除探头和被测物(wù)體(tǐ)之间的空气,使超声波能(néng)有(yǒu)效地穿入工件达到检测目的。如果选择种类或使用(yòng)方法不当,将造成误差或耦合标志(zhì)闪烁,无法测量。因根据使用(yòng)情况选择合适的种类,当使用(yòng)在光滑材料表面时,可(kě)以使用(yòng)低粘度的耦合剂;当使用(yòng)在粗糙表面、垂直表面及顶表面时,应使用(yòng)粘度高的耦合剂。高温工件应选用(yòng)高温耦合剂。其次,耦合剂应适量使用(yòng),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。
(12)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(yòng)一种材料校正仪器后(常用(yòng)试块為(wèi)钢)又(yòu)去测量另一种材料时,将产生错误的结果。要求在测量前一定要正确识别材料,选择合适声速。
(13)应力的影响。在役设备、管道大部分(fēn)有(yǒu)应力存在,固體(tǐ)材料的应力状况对声速有(yǒu)一定的影响,当应力方向与传播方向一致时,若应力為(wèi)压应力,则应力作用(yòng)使工件弹性增加,声速加快;反之,若应力為(wèi)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。
(14)金属表面氧化物(wù)或油漆覆盖层的影响。金属表面产生的致密氧化物(wù)或油漆防腐层,虽与基體(tǐ)材料结合紧密,无名显界面,但声速在两种物(wù)质中的传播速度是不同的,从而造成误差,且随覆盖物(wù)厚度不同,误差大小(xiǎo)也不同。