超声波测厚仪是一款根据超声波脉冲反射原理设计的仪器设备,可用于生产设备中各种管道和压力容器的厚度测量,以此检测设备多次使用后的受腐蚀及减薄程度。
另外,仪器还可实现金属及其他材料声速的测量,目前已被广泛应用于冶金、航空航天、石油化工等多个领域的产品检验,是设备安全运行及现代化管理中的重要监管者。
因此,为保证检测结果的准确性,并预判相关仪器设备的使用寿命,我们还应牢记超声波测厚仪的正确使用手法。
首先,超声波测厚方法可分为以下四种:
1、一般测量方法:
(1)在一点处用探头进行两次测厚,在两次测量中探头的分割面要互为90°,取较小值为被测工件厚度值。
(2)30mm多点测量法:当测量值不稳定时,以一个测定点为中心,在直径约φ30mm的圆内进行多次测量,取zui小值为被测工件厚度值。
2、精确测量法:在规定的测量点周围增加测量数目,厚度变化用等厚线表示。
3、连续测量法:用单点测量法沿指定路线连续测量,间隔不大于5mm。
4、网格测量法:在指定区域划上网格,按点测厚记录。此方法在尿素高压设备、不锈钢衬里腐蚀监测中广泛使用。
测量精度
任何超声测量的精度直接对应的完成被测声速。由于超声波仪器测量的超声波脉冲的渡越时间,他们必须校准“声速”在特定的材料。
从实用的角度来看,声速值不变化很大,用在木材工业中的涂层材料。因此,超声波涂层测厚仪通常不需要调整到工厂校准设置。
在超声波测厚仪的使用过程,工件表面粗糙度过大、工件曲率半径过小、检测面与底面不平行、探头接触面有磨损、被测物体内有沉积、被测材料存在内部缺陷、声速选择错误等问题,均可引发超声波测厚仪示值失真的现象。
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超声波测厚在实际应用中,尤其是在役设备的检测中,如果出现示值失真,偏离实际厚度的现象,结果造成管线设备隐患存在,就是依据错误的数据更换了管件,造成大量材料浪费。下面小编将示值失真现象及原因分析如下:
1、无示值显示或示值闪烁不稳原因分析:这种现象在现场设备和管道检测中时常出现,经过大量现象和数据分析,归纳原因如下:
(1)工件表面粗糙度过大,造成探头与接触面耦合效果差,反射回波低,甚至无法接收到回波信号。在役设备、管道大部分是表面锈蚀,耦合效果极差。
(2)工件曲率半径太小,尤其是小径管测厚时,因常用探头表面为平面,与曲面接触为点接触或线接触,声强透射率低(耦合不好)。
(3)检测面与底面不平行,声波遇到底面产生散射,探头无法接受到底波信号。
(4)铸件、奥氏体钢因组织不均匀或晶粒粗大,超声波在其中穿过时产生严重的散射衰减,被散射的超声波沿着复杂的路径传播,有可能使回波湮没,造成不显示。
(5)探头接触面有一定磨损。常用测厚探头表面为丙烯树脂,长期使用会使其表面粗糙度嶒加,导致灵敏度下降,从而造成不显示或闪烁。
(6)被测物背面有大量腐蚀坑。由于被测物另一面有锈斑、腐蚀凹坑,造成声波衰减,导致读数无规则变化,在极端情况下甚至无读数。
2、示值过大或过小原因分析: 在实际检测工作中,经常碰到测厚仪示值与设计值(或预期值)相比,明显偏大或偏小,原因分析如下:
(1)被测物体(如管道)内有沉积物,当沉积物与工件声阻抗相差不大时,测厚仪显示值为壁厚加沉积物厚度。
(2)当材料内部存在缺陷(如夹渣、夹层等)时,显示值约为公称厚度的70%(此时要用超声波探伤仪进一步进行缺陷检测)。
(3)温度的影响。一般固体材料中的声速随其温度升高而降低,有试验数据表明,热态材料每增加100℃,声速下降1%。对于高温在役设备常常碰到这种情况。
(4)层叠材料、复合(非均质)材料。要测量未经耦合的层叠材料是不可能的,因超声波无法穿透未经耦合的空间,而且不能在复合(非均质)材料中匀速传播。对于由多层材料包扎制成的设备(像尿素高压设备),测厚时要特别注意,测厚仪的示值仅表示与探头接触的那层材料厚度。
(5)耦合剂的影响。耦合剂是用来排除探头和被测物体之间的空气,使超声波能有效地穿入工件达到检测目的。如果选择种类或使用方法不当,将造成误差或耦合标志闪烁,无法测量。实际使用中由于耦合剂使用过多,造成探头离开工件时,仪器示值为耦合剂层厚度值。
(6)声速选择错误。测量工件前,根据材料种类预置其声速或根据标准块反测出声速。当用一种材料校正仪器后(常用试块为钢)又去测量另一种材料时,将产生错误的结果。
(7)应力的影响。在役设备、管道大部分有应力存在,固体材料的应力状况对声速有一定的影响,当应力方向与传播方向一致时,若应力为压应力,则应力作用使工件弹性增加,声速加快;反之,若应力为拉应力,则声速减慢。当应力与波的传播方向不一致时,波动过程中质点振动轨迹受应力干扰,波的传播方向产生偏离。根据资料表明,一般应力增加,声速缓慢增加。
(8)金属表面氧化物或油漆覆盖层的影响。金属表面产生的致密氧化物或油漆防腐层,虽与基体材料结合紧密,无明显界面,但声速在两种物质中的传播速度是不同的,从而造成误差,且随覆盖物厚度不同,误差大小也不同。
购买涂层测厚仪主要通过以下几步来选型:
第一步:确定所需丈量的数据为工件上涂层的厚度;
第二步:确定所测工件的基材为金属;
第三步:确定工件基材为何种金属:
1、拿一块磁铁与工件靠近,能吸住的为磁性金属(如铁等);
2、不能吸住的为非磁性金属(如铝、铜等);
第四步:确认涂层:
1、非金属涂层(如油漆、粉末等);
2、非磁性金属涂层(如镀锌、镀锡等);
第五步:选购仪器:
1、TC210F1涂层测厚仪所需条件:
①基材:磁性金属基材(如铁等)
②涂层:1、非金属涂层(如油漆、粉末等);
2、非磁性金属涂层(如镀锌、镀锡等);
2、TC210N1涂层测厚仪所需条件:
①基材:非磁性金属基材(如铝、铜、锌等)
②涂层:1、非金属涂层(如油漆、粉末等);
3、德国尼克斯QuNix涂层测厚仪所需条件:
①基材:1、磁性金属基材(如铁、钢等)
2、非磁性金属基材(如铝、铜、锌等)
②涂层:1、非金属涂层(如油漆、粉末等);
2、非磁性金属涂层(如镀锌、镀锡等);
总结:对于磁性金属(如:铁、钢等)上的非金属涂层(如油漆、氧化膜等)及非磁性金属(如:铝、铜等)镀层是采用磁性原理的涂层测厚仪;对于非磁性金属(如:铜、铝、锌等)上的非金属涂层(如油漆、氧化膜等)