超聲波測厚儀常見問題總結及解答

       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備、管道等可通過砂、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。
　　工件曲率半徑太小，尤其是小管徑超聲波測厚儀測厚時，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)。可選用7P6小管徑專用探頭(6mm )管材下限15mm*2mm,能較精確的測量管道等曲面材料。
　　檢測面與底面不平行，聲波遇到底面產生散射，探頭無法接受到底波信號。
　　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。可選用超聲波測厚儀頻率較低的粗晶專用探頭(2.5MHz)，或選用鑄鐵測厚儀。
　　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，導致靈敏度下降，從而造成顯示不正確。可選用500#砂紙打磨探頭周邊，使其平滑并保證平行度。如仍不穩(wěn)定，則考慮更換探頭。
　　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，導致讀數無規(guī)則變化，在極端情況下甚至無讀數。
　　被測物體(如管道)內有沉積物，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，如管道內水垢與管道緊密接觸。
　　當材料內部存在缺陷(如夾雜、夾層等)時，顯示值明顯與厚度值不符，此時可用超聲波測厚儀進一步進行缺陷檢測。
　　溫度的影響。 一般固體材料中的聲速隨其溫度升高而降低，有試驗數據表明，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。應選用高溫專用探頭(依據具體溫度情況選用)，切勿使用普通探頭。
　　層疊材料、復合(非均質)材料。要測量未經耦合的層疊材料是不可能的，因超聲波無法穿透未經耦合的空間，而且不能在復合(非均質)材料中勻速傳播。對于由多層材料包扎制成的設備、工件，測厚時要特別注意，超聲波測厚儀的示值僅表示與探頭接觸的那層材料厚度。
　　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。因根據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(如黃油)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。
　　聲速選擇錯誤。測量工件前，根據材料種類預置其聲速或根據標準塊反測出聲速。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，將產生錯誤的結果。要求在測量前一定要正確識別材料，選擇合適聲速。一般測厚儀具用反測聲速功能，謂之材料聲速，可在測量之前，先測出工件聲速。
　　金屬表面氧化物或油漆覆蓋層的影響。金屬表面產生的致密氧化物或油漆防腐層，雖與基體材料結合緊密，無名顯界面，但聲速在兩種物質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。一般測厚儀測量，需去除覆蓋物。

B.1 表面狀況對測量結果的影響

B.1.1 表面覆蓋物

測量前應清除被測物體表面所有的灰塵、污垢及銹蝕物，鏟除油漆等覆蓋物。

B.1.2 粗糙表面

過于粗糙的表面會引起測量誤差，甚至儀器無讀數。測量前應盡量使被測材料表面光滑，可使用磨、拋、銼等方法使其光滑。還可使用高粘度耦合劑。

B.1.3 粗加工表面

粗加工表面（如車床或刨床）所造成的有規(guī)則的細槽也會引起測量誤差，處理方法同上。另外調整超聲探頭串音隔層板（穿過探頭底面中心的金屬薄層）與被測材料細槽之間的夾角，使隔層板與細槽相互垂直或平行，取讀數中的最小值作為測厚儀測量厚度，可取得較好效果。

B1.4 圓柱型表面

測量圓柱型材料，如管子、油桶等，正確選擇探頭串音隔層板與被測材料軸線之間的夾角至關重要。簡單地說，將探頭與被測材料耦合，探頭串音隔層板與被測材料軸線平行或垂直，沿與被測材料軸線方向垂直地緩慢搖動探頭，屏幕上的讀數將有規(guī)則地變化，選擇讀數中的最小值，作為測厚儀對材料的測量厚度。

根據材料的曲率正確選擇探頭串音隔層板與被測材料軸線夾角方向。直徑較大的管材，選擇探頭串音隔層板與管子軸線垂直；直徑較小的管材，則選擇與管子軸線平行和垂直兩種測量方法，取讀數中的最小值作為測量厚度。

B1.5 復合外形

當測量復合外形的材料（如管子彎頭處）時可采用上文介紹的方法，所不同的是要進行二次測量，分別讀取探頭串音隔層板與軸線垂直和平行的兩個數值，其較小的一個數作為該材料在測量點處的厚度測量值。

B1.6 不平行表面

為了得到穩(wěn)定、可靠的厚度測量值，被測材料的另一表面必須與被測面平行或同軸，否則將引起較大測量誤差或根本無讀數顯示。

B.2 溫度對測量結果的影響

材料的厚度與超聲波在材料中的傳播速度均受溫度的影響。對測量精度要求較高時，可采用試塊對比法，即用相同材料、近似厚度的試塊在相同溫度條件下進行測量，并求得溫度補償系數，用此系數修正被測工件的測量值

B.3材料衰減對測量結果的影響

對于一些如纖維、多孔、粗晶等材料，它們會造成超聲波的大量散射和能量衰減，以致可能使儀器出現反常的讀數甚至無讀數（通常反常的讀數小于實際厚度）。在這種情況下，該材料不適于用此測厚儀進行厚度測量。

B.4 參考試塊的使用

對不同材料在不同條件下進行精確測量，校準試塊的材料越接近于被測材料，測量就越精確。理想的參考試塊將是一組被測材料的不同厚度的試塊，試塊能提供儀器補償校正因素（如材料的微觀結構、熱處理條件、粒子方向、表面粗糙等）。為了滿足最大精度測量的要求，一套參考試塊將是很重要的。

在大部分情況下，只要使用一個參考試塊就能得到令人滿意的測量精度，這個試塊應具有與被測材料相同的材質和相近的厚度。取均勻被測材料用千分尺測量后就能作為一個試塊。

對于薄材料，在它的厚度接近于探頭測量下限時，可用試塊來確定準確的低限。不要測量低于下限厚度的材料。如果一個厚度范圍是可以估計的，那么試塊的厚度應選上限值。

在一定情況下，查已知材料的聲速表，可代替參考試塊，但這只是近似地代替一些參考試塊，在一些情況下，聲速表中的數值與實際測量有別，這是因為材料的物理及化學情況有異。這種方法常被用來測低碳鋼，但只能作為粗略測量。

本測厚儀具有測量聲速的功能，故可先測量出聲速，再以此聲速對工件進行測量。

B.5 鑄件測量

鑄件測量有其特殊性。鑄件材料的晶粒比較粗大，組織不夠致密，再加上往往處于毛面狀態(tài)就進行測量，因此使測量遇到較大的困難。

首先是晶粒的粗大和組織不致密性造成聲能的極大衰減，衰減是由材料對聲能的散射和吸收造成的。衰減的程度與晶粒尺寸和超聲頻率是有密切關系的，相同頻率下衰減隨晶粒直徑的增大而增大，但有一最高點，超過這一點，晶粒直徑再增大，衰減基本趨于一個固定值。對于不同頻率的探頭，衰減隨頻率的增大而增大。

其次，當晶粒粗大和鑄造中存在粗大異相組織時，將對超聲信號產生異常反射，產生草狀回波或樹狀回波，使測厚結果出現錯誤讀數，造成誤判。

另外，隨著晶粒的粗大，金屬結晶方向上的各向異性表現得更為顯著，從而使不同方向上的聲速造成差異，最大差異甚至可達5.5%。而且工件內不同位置上組織的致密性也不一致，這也將造成聲速的差異。這些因素都將引起測量結果的不準確。因此對鑄件測量要特別小心。

使用測厚儀對鑄件測量時應注意：

l         在測量表面粗糙的鑄件時，必須采用粘度較大的機油、黃油等作耦合劑。

l         建議用與待測物相同的材料，測量方向與待測物也相同的試塊來校準材料的聲速。

l         必要時可進行兩點校準。

B.6 減小測量誤差的方法

B.6.1 超薄材料

使用任何超聲波測厚儀，當被測材料的厚度降到探頭使用下限以下時，將導致測量誤差，必要時，最小極限厚度可用試塊比較法測得。

當測量超薄材料時，有時會發(fā)生一種稱為“雙重折射”的錯誤結果，它的現象為：顯示讀數是實際厚度的二倍；另一種錯誤結果被稱為“脈沖包絡、循環(huán)跳躍”，它的現象是測量值大于實際厚度，為防止這類誤差，測臨界薄材料時應反復測量核對。

B.6.2銹斑、腐蝕凹坑等

被測材料另一表面的銹斑凹坑（很小的銹點有時是很難發(fā)現的）等將引起讀數無規(guī)則地變化，在極端情況下甚至無讀數。當發(fā)現凹坑或感到懷疑時，對這個區(qū)域的測量就得十分小心，可選擇探頭串音隔層板不同角度的定位來作多次測試。

B6.3 材料識別錯誤

當用一種材料校正了儀器后，又去測量另一種材料時，將發(fā)生錯誤的結果，應注意選擇正確的聲速。

B6.4 探頭的磨損

探頭表面為丙烯樹脂，長期使用會使其粗糙度增高，導致探頭靈敏度下降，如果探頭磨損嚴重導致測量結果誤差較大，可用砂紙或油石少量打磨探頭表面使其平滑并保證平行度。如測值仍不穩(wěn)定，則需更換探頭。

B6.5 多層材料、復合材料

要測量結合面不緊密的多層材料是不可能的，因超聲波無法穿透未經耦合的結合面。因為超聲波不能在復合材料中以勻速傳播，所以用超聲反射原理測量厚度的儀器均不適于測量多層材料和復合材料。

B6.6 金屬表面氧化層的影響

有些金屬可能在其表面產生較致密的氧化層，例如鋁等，這層氧化層與基體間結合緊密，無明顯界面，但超聲波在這兩種物質中的傳播速度是不同的，故會造成測量誤差，且氧化層厚度不同誤差的大小也不同。請用戶在使用時注意這種情況。可以在同一批被測材料中選擇一塊制成樣塊，用千分尺或卡尺測量測量其厚度，并用該樣塊對儀器進行校準。

B6.7 反常的厚度讀數

操作者應具備辨別反常讀數的能力，通常銹斑、腐蝕凹坑、被測材料內部缺陷都將引起反常讀數。解決辦法可參考本手冊的有關章節(jié)。

B6.8 耦合劑的選擇和使用

耦合劑是用來作為探頭與被測材料之間的超聲信號傳播載體。如果耦合劑的種類或使用方法不當將有可能造成較大誤差，或者耦合標志閃爍，測值無法穩(wěn)定。耦合劑應適量使用，涂沫均勻。

選擇合適類型的耦合劑非常重要。當使用在光滑材料表面時，可以使用低粘度的耦合劑（如隨機配置的耦合劑、輕機油等）；當使用在粗糙材料表面，或垂直表面及頂面時，需要使用粘度較高的耦合劑（如甘油膏、黃油、潤滑脂等）。
[/url]  儀器參考資料：[url=http://www.mitech-ndt.com/]http://www.mitech-ndt.com/

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