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超聲波測厚示值失真原因分析及預防措施
閱讀：3536 發(fā)布時間：2009-11-26超聲波測厚示值失真原因分析：超聲波測厚在實際應用中，尤其是在役設備的監(jiān)測中,，如果出現(xiàn)示值失真,，偏離實際厚度的現(xiàn)象，結果造成管線（設備）隱患存在,，就是依據(jù)錯誤的數(shù)據(jù)更換了管件,，造成大量材料浪費。根據(jù)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)場設備和管道檢測中時常出現(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,。在役設備,、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，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）。
（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產(chǎn)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。
（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嶒加，導致靈敏度下降,，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，導致讀數(shù)無規(guī)則變化,，在情況下甚至無讀數(shù),。
2、示值過大或過小原因分析 在實際檢測工作中,，經(jīng)常碰到測厚儀示值與設計值（或預期值）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。
（2）當材料內(nèi)部存在缺陷（如夾雜、夾層等）時,，顯示值約為公稱厚度的70%（此時要用超聲波探傷儀進一步進行缺陷檢測）,。
（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%,。對于高溫在役設備常常碰到這種情況,。
（4）層疊材料、復合（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備（像尿素高壓設備）,，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,。
（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,。實際使用中由于耦合劑使用過多，造成探頭離開工件時,，儀器示值為耦合劑層厚度值,。
（6）聲速選擇錯誤。測量工件前,，根據(jù)材料種類預置其聲速或根據(jù)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(chǎn)生錯誤的結果,。
（7）應力的影響,。在役設備、管道大部分有應力存在,，固體材料的應力狀況對聲速有一定的影響,，當應力方向與傳播方向一致時，若應力為壓應力,，則應力作用使工件彈性增加,，聲速加快；反之,，若應力為拉應力,，則聲速減慢,。當應力與波的傳播方向不一至時，波動過程中質(zhì)點振動軌跡受應力干擾,，波的傳播方向產(chǎn)生偏離,。根據(jù)資料表明，一般應力增加,，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,。
超聲波測厚示值失真的預防措施及注意事項：由以上產(chǎn)生示值失真的原因分析,，在現(xiàn)場檢測中就應采取相應措施，進行事前積極預防,，避免造成事故隱患或不必要的浪費,。為此，根據(jù)幾年來的跟蹤檢測經(jīng)驗,，歸納總結如下幾點,，作為預防超聲測厚示值失真的預防措施。
1,、正確選用測厚探頭
（1）測曲面工件時,，采用曲面探頭護套或選用小管徑探頭（φ6mm）,可較的測量管道等曲面材料。
（2）對 于 晶 粒 粗 大 的 鑄 件 和 奧 氏 體 不 銹 鋼 等,，應 選 用 頻 率 較 低 的 粗 晶 專 用 探 頭（2.5MHz）.
（3）測高溫工件時,，應選用高溫探頭（300－600°C），切勿使用普通探頭,。
（4）探頭表面有劃傷時,，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,、對被檢物表面進行處理,。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,。
3、正確識別材料,，選擇合適聲速,。在測量前一定要查清被測物是哪種材料，正確預置聲速,。對于高溫工件,，根據(jù)實際溫度，按修正后的聲速預置或按常溫測量后,，將厚度值予以修正,。此步很關鍵，現(xiàn)場檢測中經(jīng)常因忽視這方面的影響而出錯,。
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,。
5、特殊情況的處理
（1）檢測時發(fā)現(xiàn)數(shù)值明顯偏離預期值,，應用超聲波探傷儀進行輔助判斷,。當發(fā)現(xiàn)背面有腐蝕凹坑時，這個區(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）當測量復合外形的工件（如管子彎頭處）時，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,，將引起測量誤差或根本無讀數(shù)顯示。
（4）對于層疊材料,、復合材料以及內(nèi)部結構特異的,，常見的應用超聲反射原理測量厚度的儀器就不適用。