超聲波測厚儀檢測方法和注意事項(xiàng)

       超聲波測厚儀檢測技術(shù)是一門理論上綜合性較強(qiáng)，又非常重視實(shí)踐環(huán)節(jié)的很有發(fā)展前途的學(xué)科。它涉及到材料的物理性質(zhì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝、斷裂力學(xué)以及有限元計(jì)算等諸多方面。
　　在化工、電子、電力、金屬等行業(yè)中，為了實(shí)現(xiàn)對各類材料的保護(hù)或裝飾作用，通常要采用噴涂、有色金屬覆蓋以及磷化、陽極氧化處理等方法，這樣，便出現(xiàn)了涂層、鍍層、敷層、貼層或化學(xué)生成膜等概念，我們稱之為“覆層”。覆層的厚度測量已成為金屬加工工業(yè)已用戶進(jìn)行成品質(zhì)量檢測必備的最重要的工序。是產(chǎn)品達(dá)到優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的必備手段。
　　目前，國內(nèi)外已普遍按統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)測定涂鍍層厚度，覆層這種檢測的方法和儀器的選擇隨著材料物理性質(zhì)研究方面的逐漸進(jìn)步而更加至關(guān)重要。
　　有關(guān)覆層檢測方法，主要有：楔切法、光截法、電解法、厚度差測量法、稱重法、X射線瑩光法、β射線反射法、電容法、磁性測量法及渦流測量法等。這些方法中除了后五種外大多都要損壞產(chǎn)品或產(chǎn)品表面，系有損檢測，測量手段繁瑣，速度慢，多適用于抽樣檢驗(yàn)。X射線和β射線反射法可以無接觸無損測量，但裝置復(fù)雜昂貴，測量范圍小。因有放射源，故使用者必須遵守射線防護(hù)規(guī)范，一般多用于各層金屬鍍層的厚度測量。電容法一般僅在很薄導(dǎo)電體的絕緣覆層厚度測試上應(yīng)用。磁性測量法及渦流測量法，隨著技術(shù)的日益進(jìn)步，特別是近年來引入微處理機(jī)技術(shù)后，向微型、智能型、多功能、高精度、實(shí)用化方面邁進(jìn)了一大步。測量的分辨率已達(dá)0.1μm，精度可達(dá)到1%。又有適用范圍廣，量程寬、操作簡便、價(jià)廉等特點(diǎn)。是工業(yè)和科研使用最廣泛的儀器。采用這種檢測方法測厚既不破壞覆層也不破壞基材，檢測速度快，故能使大量的檢測工作經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行


基本原理：
　　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)射的超聲波脈沖通過被測物體到達(dá)材料分界面時(shí)，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(shí)間來確定被測材料的厚度。凡能使超聲波以一恒定速度在其內(nèi)部傳播的各種材料均可采用此原理測量。按此原理設(shè)計(jì)的測厚儀可對各種板材和各種加工零件作精確測量，也可以對生產(chǎn)設(shè)備中各種管道和壓力容器進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測它們在使用過程中受腐蝕后的減薄程度。可廣泛應(yīng)用于石油、潤滑油化工、冶金、造船、航空、航天等各個(gè)領(lǐng)域。
使用技巧：(以本公司HCH-2000F超聲波測厚儀為例)
1、一般測量方法：
(1)在一點(diǎn)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)30mm 多點(diǎn)測量法：當(dāng)測量值不穩(wěn)定時(shí)，以一個(gè)測定點(diǎn)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、精確測量法：在規(guī)定的測量點(diǎn)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(diǎn)測量法沿指定路線連續(xù)測量，間隔不大于5mm。
4、網(wǎng)格測量法：在指定區(qū)域劃上網(wǎng)格，按點(diǎn)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。
影響超聲波測厚儀示值的因素：
(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(shí)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。
　　(2)工件曲率半徑太小，尤其是小徑管測厚時(shí)，因常用探頭表面為平面，與曲面接觸為點(diǎn)接觸或線接觸，聲強(qiáng)透射率低(耦合不好)。可選用小管徑專用探頭(6mm ),能較精確的測量管道等曲面材料。
　　(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(shí)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。可選用頻率較低的粗晶專用探頭(2.5MHz)。
　　(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。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。
　　(6)被測物背面有大量腐蝕坑。由于被測物另一面有銹斑、變頻器腐蝕凹坑，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)。
(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(shí)，測厚儀顯示值為壁厚加沉積物厚度。
(8)當(dāng)材料內(nèi)部存在缺陷(如夾雜、夾層等)時(shí)，顯示值約為公稱厚度的70%，此時(shí)可用超聲波探傷儀進(jìn)一步進(jìn)行缺陷檢測。
(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(yàn)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。
　　(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(shí)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。
　　(12)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(shí)，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(shí)，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(shí)，變頻器耦合劑應(yīng)涂在探頭上。
(13)聲速選擇錯(cuò)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(shí)，將產(chǎn)生錯(cuò)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。
　　(14)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(shí)，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(diǎn)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。
　　(15)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。

測厚儀 參考：http://www.mitech-ndt.com/

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請問，測厚儀測定鋼板時(shí)，示值只有鋼板厚度的一般，超聲探傷儀檢測缺陷很小，不足10%，可以忽略不計(jì)，探頭都是5MHz，雙晶探頭，為什么差距這么大？

schjie 發(fā)表于 2012-8-21 22:31
請問，測厚儀測定鋼板時(shí)，示值只有鋼板厚度的一般，超聲探傷儀檢測缺陷很小，不足10%，可以忽略不計(jì)，探頭 ...

應(yīng)力使聲速值發(fā)生改變，這點(diǎn)在實(shí)際中倒是沒碰到過

你可以用帶波形的測厚儀看下