超聲波測量方法

　　一、一般測量方法：

　　1、(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φ30mm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。此方法在尿素高壓設(shè)備、不銹鋼襯里腐蝕監(jiān)測中廣泛使用。

　　二、超聲波測厚示值失真原因分析：

　　超聲波測厚在實(shí)際應(yīng)用中，尤其是在役設(shè)備的監(jiān)測中，如果出現(xiàn)示值失真，偏離實(shí)際厚度的現(xiàn)象，結(jié)果造成管線(設(shè)備)隱患存在，就是依據(jù)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)更換了管件，造成大量材料浪費(fèi)。根據(jù)我公司幾年來超聲波測厚的跟蹤使用情況，將示值失真現(xiàn)象及原因分析如下：

　　1、無示值顯示或示值閃爍不穩(wěn)原因分析：這種現(xiàn)象在現(xiàn)場設(shè)備和管道檢測中時(shí)常出現(xiàn)，經(jīng)過大量現(xiàn)象和數(shù)據(jù)分析，歸納原因如下：

　　(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(hào)。在役設(shè)備、管道大部分是表面銹蝕，耦合效果極差。

　　(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)。

　　(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(hào)。

　　(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。

　　(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(huì)使其表面粗糙度嶒加，導(dǎo)致靈敏度下降，從而造成不顯示或閃爍。

　　(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)。

　　2、示值過大或過小原因分析 在實(shí)際檢測工作中，經(jīng)常碰到測厚儀示值與設(shè)計(jì)值(或預(yù)期值)相比，明顯偏大或偏小，原因分析如下：

　　(1)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。 (2)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)要用超聲波探傷儀進(jìn)一步進(jìn)行缺陷檢測)。

　　(3)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。

　　(4)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(duì)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。

　　(5)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。實(shí)際使用中由于耦合劑使用過多，造成探頭離開工件時(shí)，儀器示值為耦合劑層厚度值。

　　(6)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。

　　7)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(duì)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(dòng)過程中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)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。

　　(8)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。

　　三、超聲波測厚示值失真的預(yù)防措施及注意事項(xiàng)：由以上產(chǎn)生示值失真的原因分析，在現(xiàn)場檢測中就應(yīng)采取相應(yīng)措施，進(jìn)行事前積極預(yù)防，避免造成事故隱患或不必要的浪費(fèi)。為此，根據(jù)幾年來的跟蹤檢測經(jīng)驗(yàn)，歸納總結(jié)如下幾點(diǎn)，作為預(yù)防超聲測厚示值失真的預(yù)防措施。

　　1、正確選用測厚探頭

　　(1)測曲面工件時(shí)，采用曲面探頭護(hù)套或選用小管徑專用探頭(φ6mm,可較精確的測量管道等曲面材料。(2)對(duì) 于 晶 粒 粗 大 的 鑄 件 和 奧 氏 體 不 銹 鋼 等，應(yīng) 選 用 頻 率 較 低 的 粗 晶 專 用 探 頭(2.5MHz.

　　(3)測高溫工件時(shí)，應(yīng)選用高溫專用探頭(300-600°C，切勿使用普通探頭。

　　(4)探頭表面有劃傷時(shí)，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。

　　2、對(duì)被檢物表面進(jìn)行處理。通過砂、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耦合劑能達(dá)到很好的耦合效果。

　　3、正確識(shí)別材料，選擇合適聲速。在測量前一定要查清被測物是哪種材料，正確預(yù)置聲速。對(duì)于高溫工件，根據(jù)實(shí)際溫度，按修正后的聲速預(yù)置或按常溫測量后，將厚度值予以修正。此步很關(guān)鍵，現(xiàn)場檢測中經(jīng)常因忽視這方面的影響而出錯(cuò)。

　　4、正確使用耦合劑。首先根據(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)，耦合劑應(yīng)涂在探頭上。

　　5、特殊情況的處理

　　(1)檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)值明顯偏離預(yù)期值，應(yīng)用超聲波探傷儀進(jìn)行輔助判斷。當(dāng)發(fā)現(xiàn)背面有腐蝕凹坑時(shí)，這個(gè)區(qū)域測量就得十分小心，可選擇變換分割面角度作多次測量。

　　(2)當(dāng)測量復(fù)合外形的工件(如管子彎頭處)時(shí)，可采用〔一、1、(1)〕介紹的方法，選較小的數(shù)據(jù)作為該工件在測量點(diǎn)處的厚度。

　　(3)被測工件的另一表面必須與被測面平行，否則得不到滿意的超聲響應(yīng)，將引起測量誤差或根本無讀數(shù)顯示。

　　(4)對(duì)于層疊材料、復(fù)合材料以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)特異的，常見的應(yīng)用超聲反射原理測量厚度的儀器就不適用。