超聲波測(cè)厚儀常見問(wèn)題總結(jié)及解答

       工件表面粗糙度過(guò)大，造成探頭與接觸面耦合效果差，反射回波低，甚至無(wú)法接收到回波信號(hào)。對(duì)于表面銹蝕，耦合效果極差的在役設(shè)備、管道等可通過(guò)砂、磨、挫等方法對(duì)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(guò)耦合劑能達(dá)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(cè)厚儀測(cè)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)?？蛇x用7P6小管徑專用探頭(6mm )管材下限15mm*2mm,能較精確的測(cè)量管道等曲面材料。
　　檢測(cè)面與底面不平行，聲波遇到底面產(chǎn)生散射，探頭無(wú)法接受到底波信號(hào)。
　　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(guò)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?？蛇x用超聲波測(cè)厚儀頻率較低的粗晶專用探頭(2.5MHz)，或選用鑄鐵測(cè)厚儀。
　　探頭接觸面有一定磨損。常用測(cè)厚探頭表面為丙烯樹脂，長(zhǎng)期使用會(huì)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(cè)物背面有大量腐蝕坑。由于被測(cè)物另一面有銹斑、腐蝕凹坑，造成聲波衰減，導(dǎo)致讀數(shù)無(wú)規(guī)則變化，在極端情況下甚至無(wú)讀數(shù)。
　　被測(cè)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(cè)厚儀顯示值為壁厚加沉積物厚度，如管道內(nèi)水垢與管道緊密接觸。
　　當(dāng)材料內(nèi)部存在缺陷(如夾雜、夾層等)時(shí)，顯示值明顯與厚度值不符，此時(shí)可用超聲波測(cè)厚儀進(jìn)一步進(jìn)行缺陷檢測(cè)。
　　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(duì)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(依據(jù)具體溫度情況選用)，切勿使用普通探頭。
　　層疊材料、復(fù)合(非均質(zhì))材料。要測(cè)量未經(jīng)耦合的層疊材料是不可能的，因超聲波無(wú)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(duì)于由多層材料包扎制成的設(shè)備、工件，測(cè)厚時(shí)要特別注意，超聲波測(cè)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(lái)排除探頭和被測(cè)物體之間的空氣，使超聲波能有效地穿入工件達(dá)到檢測(cè)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(wú)法測(cè)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(如黃油)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(cè)材料的表面，但當(dāng)測(cè)量溫度較高時(shí)，耦合劑應(yīng)涂在探頭上。
　　聲速選擇錯(cuò)誤。測(cè)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(cè)出聲速。當(dāng)用一種材料校正儀器后(常用試塊為鋼)又去測(cè)量另一種材料時(shí)，將產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果。要求在測(cè)量前一定要正確識(shí)別材料，選擇合適聲速。一般測(cè)厚儀具用反測(cè)聲速功能，謂之材料聲速，可在測(cè)量之前，先測(cè)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(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(wú)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。一般測(cè)厚儀測(cè)量，需去除覆蓋物。

B.1 表面狀況對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響

B.1.1 表面覆蓋物

測(cè)量前應(yīng)清除被測(cè)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(guò)于粗糙的表面會(huì)引起測(cè)量誤差，甚至儀器無(wú)讀數(shù)。測(cè)量前應(yīng)盡量使被測(cè)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(xì)槽也會(huì)引起測(cè)量誤差，處理方法同上。另外調(diào)整超聲探頭串音隔層板（穿過(guò)探頭底面中心的金屬薄層）與被測(cè)材料細(xì)槽之間的夾角，使隔層板與細(xì)槽相互垂直或平行，取讀數(shù)中的最小值作為測(cè)厚儀測(cè)量厚度，可取得較好效果。

B1.4 圓柱型表面

測(cè)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(cè)材料軸線之間的夾角至關(guān)重要。簡(jiǎn)單地說(shuō)，將探頭與被測(cè)材料耦合，探頭串音隔層板與被測(cè)材料軸線平行或垂直，沿與被測(cè)材料軸線方向垂直地緩慢搖動(dòng)探頭，屏幕上的讀數(shù)將有規(guī)則地變化，選擇讀數(shù)中的最小值，作為測(cè)厚儀對(duì)材料的測(cè)量厚度。

根據(jù)材料的曲率正確選擇探頭串音隔層板與被測(cè)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(cè)量方法，取讀數(shù)中的最小值作為測(cè)量厚度。

B1.5 復(fù)合外形

當(dāng)測(cè)量復(fù)合外形的材料（如管子彎頭處）時(shí)可采用上文介紹的方法，所不同的是要進(jìn)行二次測(cè)量，分別讀取探頭串音隔層板與軸線垂直和平行的兩個(gè)數(shù)值，其較小的一個(gè)數(shù)作為該材料在測(cè)量點(diǎn)處的厚度測(cè)量值。

B1.6 不平行表面

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

B.2 溫度對(duì)測(cè)量結(jié)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(duì)測(cè)量精度要求較高時(shí)，可采用試塊對(duì)比法，即用相同材料、近似厚度的試塊在相同溫度條件下進(jìn)行測(cè)量，并求得溫度補(bǔ)償系數(shù)，用此系數(shù)修正被測(cè)工件的測(cè)量值

B.3材料衰減對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響

對(duì)于一些如纖維、多孔、粗晶等材料，它們會(huì)造成超聲波的大量散射和能量衰減，以致可能使儀器出現(xiàn)反常的讀數(shù)甚至無(wú)讀數(shù)（通常反常的讀數(shù)小于實(shí)際厚度）。在這種情況下，該材料不適于用此測(cè)厚儀進(jìn)行厚度測(cè)量。

B.4 參考試塊的使用

對(duì)不同材料在不同條件下進(jìn)行精確測(cè)量，校準(zhǔn)試塊的材料越接近于被測(cè)材料，測(cè)量就越精確。理想的參考試塊將是一組被測(cè)材料的不同厚度的試塊，試塊能提供儀器補(bǔ)償校正因素（如材料的微觀結(jié)構(gòu)、熱處理?xiàng)l件、粒子方向、表面粗糙等）。為了滿足最大精度測(cè)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(gè)參考試塊就能得到令人滿意的測(cè)量精度，這個(gè)試塊應(yīng)具有與被測(cè)材料相同的材質(zhì)和相近的厚度。取均勻被測(cè)材料用千分尺測(cè)量后就能作為一個(gè)試塊。

對(duì)于薄材料，在它的厚度接近于探頭測(cè)量下限時(shí)，可用試塊來(lái)確定準(zhǔn)確的低限。不要測(cè)量低于下限厚度的材料。如果一個(gè)厚度范圍是可以估計(jì)的，那么試塊的厚度應(yīng)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(shù)值與實(shí)際測(cè)量有別，這是因?yàn)椴牧系奈锢砑盎瘜W(xué)情況有異。這種方法常被用來(lái)測(cè)低碳鋼，但只能作為粗略測(cè)量。

本測(cè)厚儀具有測(cè)量聲速的功能，故可先測(cè)量出聲速，再以此聲速對(duì)工件進(jìn)行測(cè)量。

B.5 鑄件測(cè)量

鑄件測(cè)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(jìn)行測(cè)量，因此使測(cè)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(duì)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(guān)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(diǎn)，超過(guò)這一點(diǎn)，晶粒直徑再增大，衰減基本趨于一個(gè)固定值。對(duì)于不同頻率的探頭，衰減隨頻率的增大而增大。

其次，當(dāng)晶粒粗大和鑄造中存在粗大異相組織時(shí)，將對(duì)超聲信號(hào)產(chǎn)生異常反射，產(chǎn)生草狀回波或樹狀回波，使測(cè)厚結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤讀數(shù)，造成誤判。

另外，隨著晶粒的粗大，金屬結(jié)晶方向上的各向異性表現(xiàn)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(dá)5.5%。而且工件內(nèi)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(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確。因此對(duì)鑄件測(cè)量要特別小心。

使用測(cè)厚儀對(duì)鑄件測(cè)量時(shí)應(yīng)注意：

l         在測(cè)量表面粗糙的鑄件時(shí)，必須采用粘度較大的機(jī)油、黃油等作耦合劑。

l         建議用與待測(cè)物相同的材料，測(cè)量方向與待測(cè)物也相同的試塊來(lái)校準(zhǔn)材料的聲速。

l         必要時(shí)可進(jìn)行兩點(diǎn)校準(zhǔn)。

B.6 減小測(cè)量誤差的方法

B.6.1 超薄材料

使用任何超聲波測(cè)厚儀，當(dāng)被測(cè)材料的厚度降到探頭使用下限以下時(shí)，將導(dǎo)致測(cè)量誤差，必要時(shí)，最小極限厚度可用試塊比較法測(cè)得。

當(dāng)測(cè)量超薄材料時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)生一種稱為“雙重折射”的錯(cuò)誤結(jié)果，它的現(xiàn)象為：顯示讀數(shù)是實(shí)際厚度的二倍；另一種錯(cuò)誤結(jié)果被稱為“脈沖包絡(luò)、循環(huán)跳躍”，它的現(xiàn)象是測(cè)量值大于實(shí)際厚度，為防止這類誤差，測(cè)臨界薄材料時(shí)應(yīng)反復(fù)測(cè)量核對(duì)。

B.6.2銹斑、腐蝕凹坑等

被測(cè)材料另一表面的銹斑凹坑（很小的銹點(diǎn)有時(shí)是很難發(fā)現(xiàn)的）等將引起讀數(shù)無(wú)規(guī)則地變化，在極端情況下甚至無(wú)讀數(shù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)凹坑或感到懷疑時(shí)，對(duì)這個(gè)區(qū)域的測(cè)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(lái)作多次測(cè)試。

B6.3 材料識(shí)別錯(cuò)誤

當(dāng)用一種材料校正了儀器后，又去測(cè)量另一種材料時(shí)，將發(fā)生錯(cuò)誤的結(jié)果，應(yīng)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(zhǎng)期使用會(huì)使其粗糙度增高，導(dǎo)致探頭靈敏度下降，如果探頭磨損嚴(yán)重導(dǎo)致測(cè)量結(jié)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(cè)值仍不穩(wěn)定，則需更換探頭。

B6.5 多層材料、復(fù)合材料

要測(cè)量結(jié)合面不緊密的多層材料是不可能的，因超聲波無(wú)法穿透未經(jīng)耦合的結(jié)合面。因?yàn)槌暡ú荒茉趶?fù)合材料中以勻速傳播，所以用超聲反射原理測(cè)量厚度的儀器均不適于測(cè)量多層材料和復(fù)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(chǎn)生較致密的氧化層，例如鋁等，這層氧化層與基體間結(jié)合緊密，無(wú)明顯界面，但超聲波在這兩種物質(zhì)中的傳播速度是不同的，故會(huì)造成測(cè)量誤差，且氧化層厚度不同誤差的大小也不同。請(qǐng)用戶在使用時(shí)注意這種情況?？梢栽谕慌粶y(cè)材料中選擇一塊制成樣塊，用千分尺或卡尺測(cè)量測(cè)量其厚度，并用該樣塊對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。

B6.7 反常的厚度讀數(shù)

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

B6.8 耦合劑的選擇和使用

耦合劑是用來(lái)作為探頭與被測(cè)材料之間的超聲信號(hào)傳播載體。如果耦合劑的種類或使用方法不當(dāng)將有可能造成較大誤差，或者耦合標(biāo)志閃爍，測(cè)值無(wú)法穩(wěn)定。耦合劑應(yīng)適量使用，涂沫均勻。

選擇合適類型的耦合劑非常重要。當(dāng)使用在光滑材料表面時(shí)，可以使用低粘度的耦合劑（如隨機(jī)配置的耦合劑、輕機(jī)油等）；當(dāng)使用在粗糙材料表面，或垂直表面及頂面時(shí)，需要使用粘度較高的耦合劑（如甘油膏、黃油、潤(rùn)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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