超聲波測(cè)厚儀基本知識(shí)

超聲波測(cè)厚基本知識(shí)及使用技術(shù)一、超聲波測(cè)厚儀測(cè)厚原理原理：超聲波測(cè)厚是根據(jù)超聲波脈沖反射原理來(lái)進(jìn)行厚度測(cè)量的，當(dāng)探頭發(fā)射的超聲波脈沖（脈沖在被測(cè)件中的傳播速度已確定）通過(guò)被測(cè)物體到達(dá)材料分界面時(shí)，脈沖被反射回探頭，通過(guò)精確測(cè)量超聲波在材料中傳播的時(shí)間來(lái)求出被測(cè)件厚度。被測(cè)件厚度D可用下式求出：

D＝VT／2

式中V為被測(cè)材料中的聲速，T為超聲脈沖在被測(cè)件兩表面之間往返一次的時(shí)間。

D被測(cè)體探頭二、超聲波測(cè)厚儀使用方法

2.1一般測(cè)量方法：

2.2在一點(diǎn)處用探頭進(jìn)行兩次測(cè)厚：在兩次測(cè)量中探頭的分割面要互為90°，取較小值為被測(cè)工件厚度值。

2.330mm多點(diǎn)測(cè)量法：當(dāng)測(cè)量值不穩(wěn)定時(shí)，以一個(gè)測(cè)定點(diǎn)為中心，在直徑約為30mm的圓內(nèi)進(jìn)行多次測(cè)量，取最小值為被測(cè)工件厚度值。

2.4精確測(cè)量法：在規(guī)定的測(cè)量點(diǎn)周圍增加測(cè)量數(shù)目，厚度變化用等厚線表示。

2.5連續(xù)測(cè)量法：用單點(diǎn)測(cè)量法沿指定路線連續(xù)測(cè)量，間隔不大于5mm。

2.6網(wǎng)格測(cè)量法：在指定區(qū)域劃上網(wǎng)格，按點(diǎn)測(cè)厚記錄。此方法在高壓設(shè)備、不銹鋼襯里腐蝕監(jiān)測(cè)中廣泛使用。

三、影響超聲波測(cè)厚儀示值的因素

3.1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。3.2工件曲率半徑太小，尤其是小徑管測(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用小管徑專用探頭（6mm）,能較精確的測(cè)量管道等曲面材料。

3.3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)。

3.4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(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(méi)，造成不顯示?？蛇x用頻率較低的粗晶專用探頭（2.5MHz）。

3.5探頭接觸面有一定磨損。常用測(cè)厚探頭表面為丙烯樹(shù)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?？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。3.6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)。3.7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)，超聲波測(cè)厚儀顯示值為壁厚加沉積物厚度。3.8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(cè)。3.9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(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（300-600°C），切勿使用普通探頭。3.10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，因超聲波測(cè)厚儀無(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（像尿素高壓設(shè)備），測(cè)厚時(shí)要特別注意，測(cè)厚儀的示值僅表示與探頭接觸的那層材料厚度。3.11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。3.12超聲波測(cè)厚儀聲速選擇錯(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。3.13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(guò)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。3.14金屬表面氧化物或油漆覆蓋層金屬表面產(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)明顯界面，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。四、26MG測(cè)厚儀主要操作程序4.1開(kāi)關(guān)/關(guān)機(jī)[NO/OFFF]：（接上探頭后）4.2歸零[ZERO]4.3聲速[VEL]4.4校正：聲速校正；歸零校正4.5單位選擇4.6測(cè)量精度選擇4.7測(cè)量顯示值選擇五、常用鋼材聲速

20號(hào)16MnR5900m/sCr5Mo鋼種316L5850m/s18-85730m/s六、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及管道測(cè)厚部位

中石化管理規(guī)定

《加工高含硫原油裝置設(shè)備及管道測(cè)厚管理規(guī)定》

（試行）七、高溫測(cè)厚問(wèn)題七、高溫測(cè)厚時(shí)儀器校準(zhǔn)及實(shí)測(cè)準(zhǔn)確度影響因素

7.1儀器說(shuō)明書(shū)要求的校準(zhǔn)：采用與待測(cè)物體相同材質(zhì)的校準(zhǔn)試件放在與待測(cè)溫度相同溫度環(huán)境下按標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行儀器校準(zhǔn)。7.2影響因素

7.2.1聲速在高溫材料中的變化

7.2.2探頭溫度變化引起的零點(diǎn)漂移

7.2.3高溫耦合劑的使用

7.2.4操作人員的技能

普通碳鋼材料的聲速與溫度的關(guān)系

V=5.198-0.85T（v為修正聲速，T為測(cè)量溫度）溫度℃20100150200250300350400450500聲速m/s5900589558855828578757295639551452644574八、高溫測(cè)厚數(shù)據(jù)的修正技術(shù)（中國(guó)技術(shù)人員研究的技術(shù)）8.1調(diào)整測(cè)厚儀聲速進(jìn)行修正先測(cè)出測(cè)點(diǎn)部位的溫度，通過(guò)查表（或計(jì)算）得出對(duì)應(yīng)溫度下的聲速，把測(cè)厚儀聲速調(diào)整到該溫度下的聲速，再用與測(cè)點(diǎn)部位相同材質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)試塊調(diào)校。在高溫測(cè)厚時(shí)測(cè)厚儀顯示值的讀數(shù)就是測(cè)點(diǎn)部位的厚度值。8.2運(yùn)用計(jì)算公式進(jìn)行修正先在室溫下按標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行調(diào)校測(cè)厚儀，測(cè)出測(cè)點(diǎn)的厚度值和測(cè)點(diǎn)溫度，利用研究出的數(shù)學(xué)方程式計(jì)算出測(cè)點(diǎn)室溫下的厚度值。碳鋼厚度修正計(jì)算公式：Hao=16.26+[(Hat-16.71)-2,235X10-3X(Ta-310)]/[1.14X10-4X(Ta-310)+1.025]Hao為碳鋼的常溫計(jì)算厚度Hat為碳鋼在高溫下的測(cè)厚厚度Ta為碳鋼測(cè)點(diǎn)部位的溫度不銹鋼厚度修正計(jì)算公式：Hbo=15.40+[(Hbt-15.88)-1.899X10-3X(Tb-310)]/[1.066X10-4X(Tb-310)+1.025]Hbo為不銹鋼的常溫計(jì)算厚度Hbt為不銹鋼在高溫下的測(cè)厚厚度Tb為不銹鋼測(cè)點(diǎn)部位的溫度值九、現(xiàn)場(chǎng)高溫操作特別注意事項(xiàng)9.1將高溫耦合劑涂適量在探頭表面，將探頭表面接近測(cè)點(diǎn)面（不在緊密接觸）2-3秒，讓耦合劑溶化再按下探頭緊密與測(cè)點(diǎn)接觸。9.2探頭與測(cè)厚接觸時(shí)間不能超過(guò)5秒，不能隨意轉(zhuǎn)動(dòng)，但可以輕輕搖動(dòng)探頭以得到數(shù)據(jù)。