超聲波測厚儀基本知識

超聲波測厚基本知識及使用技術(shù)一、超聲波測厚儀測厚原理原理：超聲波測厚是根據(jù)超聲波脈沖反射原理來進(jìn)行厚度測量的，當(dāng)探頭發(fā)射的超聲波脈沖（脈沖在被測件中的傳播速度已確定）通過被測物體到達(dá)材料分界面時，脈沖被反射回探頭，通過精確測量超聲波在材料中傳播的時間來求出被測件厚度。被測件厚度D可用下式求出：

D＝VT／2

式中V為被測材料中的聲速，T為超聲脈沖在被測件兩表面之間往返一次的時間。

D被測體探頭二、超聲波測厚儀使用方法

2.1一般測量方法：

2.2在一點處用探頭進(jìn)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。

2.330mm多點測量法：當(dāng)測量值不穩(wěn)定時，以一個測定點為中心，在直徑約為30mm的圓內(nèi)進(jìn)行多次測量，取最小值為被測工件厚度值。

2.4精確測量法：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。

2.5連續(xù)測量法：用單點測量法沿指定路線連續(xù)測量，間隔不大于5mm。

2.6網(wǎng)格測量法：在指定區(qū)域劃上網(wǎng)格，按點測厚記錄。此方法在高壓設(shè)備、不銹鋼襯里腐蝕監(jiān)測中廣泛使用。

三、影響超聲波測厚儀示值的因素

3.1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。對于表面銹蝕，耦合效果極差的在役設(shè)備、管道等可通過砂、磨、挫等方法對表面進(jìn)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(dá)到很好的耦合效果。3.2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(qiáng)透射率低（耦合不好）?？蛇x用小管徑專用探頭（6mm）,能較精確的測量管道等曲面材料。

3.3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。

3.4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(yán)重的散射衰減，被散射的超聲波沿著復(fù)雜的路徑傳播，有可能使回波湮沒，造成不顯示?？蛇x用頻率較低的粗晶專用探頭（2.5MHz）。

3.5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增加，導(dǎo)致靈敏度下降，從而造成顯示不正確?？蛇x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。3.6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(dǎo)致讀數(shù)無規(guī)則變化，在極端情況下甚至無讀數(shù)。3.7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，超聲波測厚儀顯示值為壁厚加沉積物厚度。3.8當(dāng)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%,此時可用超聲波探傷儀進(jìn)一步進(jìn)行缺陷檢測。3.9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(shè)備常常碰到這種情況。應(yīng)選用高溫專用探頭（300-600°C），切勿使用普通探頭。3.10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，因超聲波測厚儀無法穿透未經(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。3.11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(dá)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。因根據(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。3.12超聲波測厚儀聲速選擇錯誤。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。要求在測量前一定要正確識別材料，選擇合適聲速。3.13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至?xí)r，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。3.14金屬表面氧化物或油漆覆蓋層金屬表面產(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。四、26MG測厚儀主要操作程序4.1開關(guān)/關(guān)機(jī)[NO/OFFF]：（接上探頭后）4.2歸零[ZERO]4.3聲速[VEL]4.4校正：聲速校正；歸零校正4.5單位選擇4.6測量精度選擇4.7測量顯示值選擇五、常用鋼材聲速

20號16MnR5900m/sCr5Mo鋼種316L5850m/s18-85730m/s六、現(xiàn)場設(shè)備及管道測厚部位

中石化管理規(guī)定

《加工高含硫原油裝置設(shè)備及管道測厚管理規(guī)定》

（試行）七、高溫測厚問題七、高溫測厚時儀器校準(zhǔn)及實測準(zhǔn)確度影響因素

7.1儀器說明書要求的校準(zhǔn)：采用與待測物體相同材質(zhì)的校準(zhǔn)試件放在與待測溫度相同溫度環(huán)境下按標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行儀器校準(zhǔn)。7.2影響因素

7.2.1聲速在高溫材料中的變化

7.2.2探頭溫度變化引起的零點漂移

7.2.3高溫耦合劑的使用

7.2.4操作人員的技能

普通碳鋼材料的聲速與溫度的關(guān)系

V=5.198-0.85T（v為修正聲速，T為測量溫度）溫度℃20100150200250300350400450500聲速m/s5900589558855828578757295639551452644574八、高溫測厚數(shù)據(jù)的修正技術(shù)（中國技術(shù)人員研究的技術(shù)）8.1調(diào)整測厚儀聲速進(jìn)行修正先測出測點部位的溫度，通過查表（或計算）得出對應(yīng)溫度下的聲速，把測厚儀聲速調(diào)整到該溫度下的聲速，再用與測點部位相同材質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)試塊調(diào)校。在高溫測厚時測厚儀顯示值的讀數(shù)就是測點部位的厚度值。8.2運用計算公式進(jìn)行修正先在室溫下按標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行調(diào)校測厚儀，測出測點的厚度值和測點溫度，利用研究出的數(shù)學(xué)方程式計算出測點室溫下的厚度值。碳鋼厚度修正計算公式：Hao=16.26+[(Hat-16.71)-2,235X10-3X(Ta-310)]/[1.14X10-4X(Ta-310)+1.025]Hao為碳鋼的常溫計算厚度Hat為碳鋼在高溫下的測厚厚度Ta為碳鋼測點部位的溫度不銹鋼厚度修正計算公式：Hbo=15.40+[(Hbt-15.88)-1.899X10-3X(Tb-310)]/[1.066X10-4X(Tb-310)+1.025]Hbo為不銹鋼的常溫計算厚度Hbt為不銹鋼在高溫下的測厚厚度Tb為不銹鋼測點部位的溫度值九、現(xiàn)場高溫操作特別注意事項9.1將高溫耦合劑涂適量在探頭表面，將探頭表面接近測點面（不在緊密接觸）2-3秒，讓耦合劑溶化再按下探頭緊密與測點接觸。9.2探頭與測厚接觸時間不能超過5秒，不能隨意轉(zhuǎn)動，但可以輕輕搖動探頭以得到數(shù)據(jù)。