超聲波測厚儀是根據(jù)超聲波脈沖反射原理來進行厚度測量的,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,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行監(jiān)測,監(jiān)測它們在使用過程中受腐蝕后的減薄程度??蓮V泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各個領(lǐng)域。
影響超聲波測厚儀示值的因素:
?。?)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。
(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。
?。?)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)。
?。?)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。
?。?)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)。
?。?)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,測厚儀顯示值為壁厚加沉積物厚度。
?。?)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(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。
?。?0)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。
?。?2)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)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。
(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,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。
?。?5)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。
超聲波測厚儀在工業(yè)行業(yè)的設(shè)備檢測中還是比較常見的,利用超聲波測厚儀檢測可以提前知道設(shè)備的問題,清楚了解設(shè)備的數(shù)據(jù)。而對于設(shè)備的維護和保養(yǎng)、對于測量有著十分重要的意義。下面詳細(xì)講解超聲波測厚儀應(yīng)該怎么維護:
1、一般注意事項:應(yīng)避免儀器及探頭受到強烈震動;避免儀器置于過于潮濕的環(huán)境中;插拔探頭時,應(yīng)捏住活動外套沿軸線用力,不可旋轉(zhuǎn)探頭,以免損壞探頭電纜芯線。
油、灰塵的附著會使探頭線逐漸老化、斷裂,使用后應(yīng)清除纜線上的污垢。
2、電源檢查電池容量接近用完或用完時,應(yīng)該及時更換電池,以免影響測量精度。儀器長時間不使用時應(yīng)將電池取出,以免電池漏液,腐蝕儀器盒與電極片。
注意:電池安裝時的正負(fù)極性!極性顛倒可能導(dǎo)致儀器損壞!
3、標(biāo)準(zhǔn)試塊的清潔由于使用標(biāo)準(zhǔn)試塊對儀器進行校準(zhǔn)時,需涂耦合劑,所以請注意試塊的防銹。使用后將標(biāo)準(zhǔn)試塊擦干凈。氣溫較高時不要沾上汗液。長期不使用應(yīng)在隨機試塊表面涂上少許油脂防銹,當(dāng)再次使用時,將油脂擦凈后,即可進行正常工作。
4、測量中注意事項:測量時,只有出現(xiàn)耦合圖標(biāo)并穩(wěn)定時,才是良好的測量;若被測體表面有大量耦合劑時,當(dāng)探頭離開被測體表面時,耦合劑會引起誤測。因此測量結(jié)束時,應(yīng)迅速將探頭移開被測體表面。
探頭表面為丙烯樹脂,對粗糙表面的重劃很敏感,因此在使用中應(yīng)輕按;測粗糙表面時,盡量減少探頭在工作表面的劃動。常溫測量時,被測物表面不應(yīng)超過60℃,否則探頭不能再用。若探頭磨損,測量會出現(xiàn)示值不穩(wěn),此時應(yīng)更換探頭。
5、機殼的清潔酒精、稀釋液等對機殼尤其是視窗有腐蝕作用,故清洗時,用少量清水輕輕擦拭即可。
6、儀器維修當(dāng)儀器出現(xiàn)非正常現(xiàn)象(如儀器損壞,不能測量;液晶顯示不正15常;正常使用時,誤差過大;鍵盤操作失靈或混亂等)時,請用戶不要拆卸或調(diào)節(jié)任何固定裝配之零部件,請?zhí)钔妆P蘅ê?,交由維修部門,進行維修。
超聲波測厚儀主要用于測量船體、汽油管道、高壓容器、鍋爐等的壁厚以及大面積板材厚度。被測材料可以是以鋼為代表的金屬類材料,也可以是塑料、尼龍等非金屬材料。其原理是儀器通過探頭發(fā)射超聲波,在到達(dá)試件底部后反射回來被測頭接收。通過計數(shù)器精確測量超聲波在材料中傳播的時間,按一定的公式進行計算,由顯示器顯示出被測厚度值。
1、儀器校準(zhǔn)
探頭和電路都有一定的信號傳輸時間,這一時間必須從總的傳輸時間中減去,這一過程被稱作儀器校準(zhǔn)。忽略這一步會導(dǎo)致測量結(jié)果誤差很大。校準(zhǔn)時按壓儀器的校準(zhǔn)鍵,給探頭涂少許耦合劑并輕壓在儀器自帶的校準(zhǔn)試塊上,當(dāng)儀器顯示出說明書上標(biāo)明的標(biāo)準(zhǔn)試塊的厚度值時,校準(zhǔn)完畢。更換電池和探頭后,以及每次測量之前都應(yīng)進行儀器校準(zhǔn)。
2、耦合劑的選用
耦合劑是用來作為探頭與被測材料之間的高頻超聲能量傳遞的。耦合劑用于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。要根據(jù)使用情況選擇合適種類的耦合劑。當(dāng)使用在光滑材料表面時,可以使用低黏度的耦合劑;當(dāng)使用在粗糙表面、垂直表面及頂表面時,應(yīng)使用黏度高的耦合劑。高溫工件應(yīng)選用高溫耦合劑。并且,校準(zhǔn)和測量時應(yīng)選擇同一種耦合劑。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、被測物表面的清潔
測量前應(yīng)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。
4、探頭的選用
一般固體材料中的聲速隨其溫度升高而降低,所以對于高溫樣品的測量應(yīng)選用高溫專用探頭。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會產(chǎn)生嚴(yán)重的散射衰減,有可能使回波湮沒,造成不顯示。因此建議選用頻率較低的粗晶專用探頭(2.5MHz)。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,聲強透射率低(耦合不好),可選用小管徑專用探頭(6mm)。
5、大衰減材料
對于一些如纖維、多孔、粗粒子材料,它們會造成超聲波的大量散射和能量衰減,以致出現(xiàn)反常的讀數(shù)甚至無讀數(shù)(通常反常的讀數(shù)小于實際厚度),在這種情況下,則說明該材料不適于用此測厚儀測量。
6、材料的溫度影響
材料的厚度與超聲波傳播速度均受溫度的影響,若對測量精度要求較高時,可采用試塊比對法,即用相同材料的試塊在相同溫度條件下進行測量,并求得溫度補償系數(shù),用此系數(shù)修正被測工件的實測值。
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